在生命系统中,细胞外基质在调控细胞行为中起着重要的作用,为细胞的黏附、增殖、迁移和分化提供具体的配体。作为组织工程的支架材料,最佳的设计应该尽可能地仿生天然细胞外基质。人体内细胞外基质是由胶原蛋白和糖氨聚糖(GAGs)交联而成的纳米纤维凝胶网络,纤维直径为50-500nm。静电纺丝可以制备几十纳米到几微米的超细纤维,制备的纳米纤维支架可以仿生天然细胞外基质的结构,具有高的比表面积、高的孔隙率,有利于细胞的黏附、增殖、迁移和分化。丝素蛋白是一种资源丰富的天然蛋白质,由于其具有良好的生物相容性、生物可降解性、良好的透气、透湿性、无免疫原性等优异的性能被广泛用于组织工程领域。然而单一组分的丝素蛋白纳米纤维脆性大,柔韧性差,作为用于软组织修复(如皮肤、血管、神经导管等)的支架材料,难以满足其力学性能的要求,尤其对于力学性能要求较高的血管和神经导管等管状支架。同时,作为组织修复的支架材料,最佳的设计应该是从结构、组成上仿生细胞外基质,进而实现功能上仿生。本课题从仿生天然细胞外基质的角度出发,首先采用静电纺的方法制备了丝素蛋白(SF)/羟丁基壳聚糖(HBC)共混纳米纤维并对其性能进行了研究。扫描电镜(SEM)显示随着共混物中HBC的含量从20%增加到100%,纤维的直径逐渐减小。通过红外光谱(FTIR)、13C CP/MAS核磁共振(13C CP/MAS NMR)分析,发现SF与HBC分子间存在一定的相互氢键作用,然而HBC的加入没有诱导SF的构象从无规线团转变成β-折叠结构。X-射线衍射(XRD)分析发现SF与HBC共混后,出现了新的结晶峰,且结晶度提高,进一步说明HBC和SF分子间有一定的相互氢键作用。热重分析(Tg)的结果表明与纯的HBC静电纺纳米纤维膜相比较,共混后热稳定性有所提高。静电纺纳米纤维膜的亲水性随着共混物中HBC含量的增加而减小,但仍保持良好的亲水性能。力学性能的结果表明,当SF和HBC的质量比为20：80时,断裂强度和断裂伸长率都明显地提高,力学性能有所改进。为了改善SF/HBC共混纳米纤维膜在体内和体外的稳定性,用京尼平蒸气作为交联剂,戊二醛和乙醇蒸气作比较,对SF/HBC共混纳米纤维膜进行了交联并对其性能进行了研究。通过对交联后以及在去离子水中浸泡4天后的静电纺纳米纤维膜的SEM观察,结果表明京尼平蒸气交联的合适时间为24h,同时,戊二醛蒸气交联24h后的纤维膜也具有良好的水抵抗性,而乙醇蒸气处理24h后的静电纺纤维膜浸泡后不能保持纤维的结构。孔径和孔隙率的测试结果表明京尼平蒸气和戊二醛蒸气交联的纳米纤维膜比乙醇蒸气处理的纳米纤维膜平均孔径和孔隙率要大。不同质量比的SF/HBC共混纳米纤维膜用京尼平蒸气交联后,应变都稍有下降,应力都有明显地提高,且比相同条件下戊二醛蒸气交联、乙醇蒸气处理后的力学性能更好。交联后共混纳米纤维膜的亲水性略有下降。衰减全反射傅立叶红外光谱(FTIR-ATR)和13C CP/MAS NMR表征结果显示京尼平和戊二醛都能作为交联剂与SF和HBC发生交联反应,且京尼平能使SF的构象从无规线团转变成β-折叠。通过内皮细胞在不同质量比的SF/HBC纳米纤维膜支架的增殖情况及细胞形貌观察对细胞相容性进行了评价,结果表明细胞在纯的SF和不同质量比的SF/HBC纳米纤维膜支架的增殖速率高于或接近培养板(TCP)。而纯的HBC纳米纤维支架略差一些。从长时间细胞培养来看,京尼平蒸气交联的SF/HBC纳米纤维膜支架比戊二醛蒸气交联更有利于细胞的增殖。SEM观察发现内皮细胞能在纯的SF及不同质量比的SF/HBC纳米纤维支架上更好的黏附和扩散。京尼平蒸气交联的SF/HBC纳米纤维膜支架作为皮肤缺损修复动物实验的结果表明其具有良好体内相容性,能促进伤口的愈合。从长远考虑,京尼平也许是一种交联SF/HBC共混静电纺纳米纤维更理想的方法。由于SF和HBC都是天然材料,共混后力学性能仍然较差,难以满足力学性能要求较高的血管、神经导管等管状支架的要求。因而将SF与力学性能优良的聚乳酸-聚己内酯共聚物(P(LLA-CL) (50:50))共混静电纺成纳米纤维。SEM的结果显示纤维直径随着P(LLA-CL)含量的增加而增大,在共混比例相同时纤维直径随溶液总浓度的增加而逐渐增大。通过X-射线光电子能谱(XPS)、FTIR及固态13C CP/MAS NMR分析表明SF主要分布于纤维的表而,并且SF和P(LLA-CL)没有发生明显的共价键作用,仍保持了为细胞提供结合位点的生物功能基团。随着SF含量的逐渐增加,纳米纤维膜的亲水性逐渐增强,与纯SF及P(LLA-CL)纳米纤维膜相比较,SF/P(LLA-CL)共混纳米纤维膜的力学性能得到明显地改善,且可以通过两者的比例裁剪以满足不同支架材料的力学性能的需要。在模拟体内环境37℃PBS缓冲液(7.4±0.1)的条件下,对SF/P(LLA-CL)共混纳米纤维膜的体外降解性能进行了探讨。通过对降解不同时间后纳米纤维膜的失重、降解液的pH值变化、纳米纤维膜的形貌观察、热分析(DSC、TG)、XRD及FTIR-ATR等一系列的分析和表征,研究结果表明纯的SF静电纺纤维膜基本上不降解,纯的P(LLA-CL)静电纺纤维膜降解最快。同时,SF/(PLLA-CL)共混静电纺纤维膜的降解研究发现SF的加入,使P(LLA-CL)的降解速率降低。其主要原因可能是SF与P(LLA-CL)存在较强的分子间相互作用力阻碍了P(LLA-CL)分子链的运动。以内皮细胞为种子细胞,研究了SF/P(LLA-CL)共混纳米纤维膜的细胞相容性,而且以新西兰兔为动物模型,采用皮下植入法,研究了不同比例SF/P(LLA-CL)共混纳米纤维膜在体内的组织相容性。MTT结果显示,含有SF的纳米纤维支架比纯的P(LLA-CL)纳米纤维支架更有利于内皮细胞的黏附,并且与纯的P(LLA-CL)纳米纤维支架相比,SF/P(LLA-CL)共混纳米纤维支架更能促进内皮细胞的增殖,尤其当SF/P(LLA-CL)的比例为25：75时,更有利于内皮细胞的生长。SEM观察发现内皮细胞在共混纳米纤维上能更好的扩散形成内皮单层。皮下植入实验的结果说明不同比例的SF/P(LLA-CL)共混纳米纤维支架具有良好的体内组织相容性。采用高速旋转滚筒接收装置制备了取向SF/P(LLA-CL) (25:75)纳米纤维并研究了其与雪旺细胞的相互作用。滚筒旋转速率对纤维取向度及直径影响的研究发现,随着旋转速率的逐渐增加,取向度逐渐增大,而纤维直径没有明显的变化。力学性能测试的结果表明,取向纳米纤维膜的力学性能存在各向异性,在纤维平行方向的断裂应力比纤维垂直方向的断裂应力大的多。对雪旺细胞在取向、无规的静电纺纤维膜上的增殖和细胞形态进行了研究。增殖实验的结果表明雪旺细胞在SF/P(LLA-CL)取向和无规静电纺纤维上增殖均高于取向和无规的P(LLA-CL)静电纺纤维上的增殖,且细胞在取向SF/P(LLA-CL)纳米纤维上的增殖要高于无规SF/P(LLA-CL)纳米纤维上的增殖。通过SEM观察细胞的形貌,结果显示在取向SF/P(LLA-CL)纳米纤维上细胞是沿着纤维方向生长和拉长,并且细胞与细胞之间及细胞与纤维之间很好地融合在一起,而在其它纤维上细胞呈现为所有方向上扩散的形貌。说明取向SF/P(LLA-CL)纳米纤维的拓扑结构能引导细胞沿着纤维的方向生长。以SD大鼠作为动物模型,取向SF/P(LLA-CL) (25:75)纳米纤维制成的神经导管用于桥接大鼠坐骨神经10mm缺损。P(LLA-CL)纳米纤维制成的神经导管和自体神经作为对照组。术后4周和8周从大体观察、电生理检测、组织学和免疫组织学分析以及图像分析等指标检测比较各组坐骨神经再生的情况。所有的结果均表明：取向SF/P(LLA-CL)纳米纤维神经导管组再生神经纤维的质量和数量均优于取向P(LLA-CL)纳米纤维神经导管组。与取向P(LLA-CL)纳米纤维神经导管相比,SF/P(LLA-CL)纳米纤维神经导管更能促进周围神经的再生。与自体神经组相比较还是略差一点。