發(fā)布時(shí)間：2018-03-10 01:24

  本文選題：靜電紡絲　切入點(diǎn)：微圖案結(jié)構(gòu)　出處：《上海交通大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：生物材料表面微結(jié)構(gòu)的調(diào)控對(duì)其理化性能、組織細(xì)胞的粘附、增殖與分化以及所載藥物的可控釋放都具有重要的影響。近年來，具有特定微觀形貌或者圖案化結(jié)構(gòu)的生物材料因其獨(dú)特的功能性界面而在組織工程、藥物控釋等領(lǐng)域研究中展示出了優(yōu)良的應(yīng)用前景。采用靜電紡絲技術(shù)制備的纖維材料由于具有同天然人體細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）相似的纖維結(jié)構(gòu)，較高的孔隙率、良好的孔連通性、較大的比表面積等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域里獲得了較廣泛的研究。由于受到高分子本身的性質(zhì)（介電常數(shù)、分子鏈大小等）的影響，能夠有效而精確地制備具有可控微圖案結(jié)構(gòu)的纖維材料還面臨著挑戰(zhàn)，而目前絕大多數(shù)研究主要集中在無紡以及純定向電紡纖維材料的制備上，具有可控微圖案結(jié)構(gòu)的電紡纖維材料這方面的制備及其性能研究相對(duì)較少。同時(shí)，電紡纖維生物材料表面的微圖案結(jié)構(gòu)因素對(duì)組織細(xì)胞的調(diào)控的規(guī)律及機(jī)理更是缺乏詳細(xì)的研究。因此，本論文的研究目的是從設(shè)計(jì)材料體系、模板的表面微結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)，制備具有可控的微圖案結(jié)構(gòu)的電紡纖維材料，并研究微圖案結(jié)構(gòu)對(duì)于其理化性能、組織細(xì)胞增殖與分化以及可控藥物傳輸?shù)挠绊懠跋鄳?yīng)的機(jī)理，為發(fā)展具有可控的微圖案結(jié)構(gòu)與高性能的生物材料用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域提供新方法和新思路。本論文主要的研究?jī)?nèi)容和結(jié)論包括以下幾個(gè)部分： (1)具有可控的微圖案結(jié)構(gòu)以及理化性能的電紡纖維材料的制備與表征。 首先通過設(shè)計(jì)材料體系，制備了具有不同混合比例的圖案化PDLLA/PCL復(fù)合纖維膜，并進(jìn)一步研究了不同PDLLA/PCL比例對(duì)復(fù)合電紡纖維膜微圖案結(jié)構(gòu)以及抗收縮性能的影響規(guī)律。隨著PDLLA/PCL的混合比例的減小，其相應(yīng)纖維膜表面的微圖案結(jié)構(gòu)的規(guī)整度會(huì)隨著下降，與此同時(shí)，它們的尺寸收縮率也會(huì)逐步減小。當(dāng)PDLLA/PCL比例為50/50的時(shí)候，能夠得到具有可控的規(guī)整微圖案結(jié)構(gòu)以及在生物培養(yǎng)過程中抗收縮等綜合性能優(yōu)良的電紡纖維膜。在此基礎(chǔ)上，通過研究了凸起、孔洞等典型結(jié)構(gòu)因素對(duì)材料圖案結(jié)構(gòu)的影響，設(shè)計(jì)與改變收集模板表面的凸起結(jié)構(gòu)以及間距大小、不同孔洞結(jié)構(gòu)、以及將凸起與孔洞結(jié)構(gòu)進(jìn)行拓展與組合，穩(wěn)定可控地制備了具有不同尺寸大小、不同微圖案結(jié)構(gòu)形貌、不同取向度的PDLLA/PCL復(fù)合電紡纖維材料。 (2)研究了不同的微圖案結(jié)構(gòu)及尺寸大小對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的生物學(xué)效應(yīng)的影響規(guī)律以及相應(yīng)的機(jī)理。 作者制備了具有不同形貌（如篩網(wǎng)、孔洞、定向間隔）、不同定向結(jié)構(gòu)以及不同尺寸大小的圖案化電紡纖維材料，并對(duì)在其上生長(zhǎng)的內(nèi)皮細(xì)胞（HUVECs）的粘附、增殖、排列分布、成血管分化等行為方面的影響進(jìn)行了系統(tǒng)研究。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示纖維材料表面的不同微圖案形貌能夠影響在其上生長(zhǎng)的細(xì)胞的增殖以及分布排列情況。相對(duì)于單定向以及無定向結(jié)構(gòu)的材料，細(xì)胞在具有微圖案結(jié)構(gòu)的纖維材料上具有較高的增殖速率，并且細(xì)胞能夠在很大程度上模擬材料表面的微圖案結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)圖案化分布生長(zhǎng)，不同的微圖案結(jié)構(gòu)的電紡纖維材料能導(dǎo)致在其上生長(zhǎng)的細(xì)胞分布也不同。 電紡纖維材料表面的不同的定向結(jié)構(gòu)能夠?qū)е录?xì)胞其內(nèi)部骨架、核的形態(tài)也會(huì)發(fā)生不同程度的極化作用。在具有雙定向排列的電紡纖維材料的凸起之間的定向排列纖維區(qū)域，細(xì)胞及其內(nèi)部骨架、核的形態(tài)在沿著纖維排列的方向得到了最大程度上的拉伸與變形，而在凸起部位，細(xì)胞骨架形態(tài)也呈現(xiàn)了一定程度上的不定向的拉伸與變形。與無定向纖維材料相比，材料表面的微圖案結(jié)構(gòu)能夠促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞成血管方面的基因表達(dá)。 電紡纖維材料表面微圖案結(jié)構(gòu)的尺寸大小也會(huì)對(duì)在其上生長(zhǎng)的內(nèi)皮細(xì)胞的的增殖以及成血管分化能力產(chǎn)生影響。在一定范圍內(nèi)，單元圖案的尺寸越大，在其上生長(zhǎng)的細(xì)胞增殖率以及成血管相關(guān)基因的表達(dá)也會(huì)提高，尤其是具有最大定向間距（1500μm）的圖案化纖維材料，其表面具有最高的內(nèi)皮細(xì)胞增殖率，并且在其上生長(zhǎng)的內(nèi)皮細(xì)胞其相應(yīng)的成血管方面基因的表達(dá)最強(qiáng)，展示了作為了血管組織工程支架的較大潛能。 (3)研究了微納米級(jí)圖案結(jié)構(gòu)對(duì)電紡纖維材料表面的潤(rùn)濕性能及藥物釋放的影響規(guī)律及其機(jī)理。 通過控制電紡纖維的收集時(shí)間與方式，制備了表面具有不同納米纖維密度和圖案結(jié)構(gòu)的溶劑膜，研究了不同納米結(jié)構(gòu)、微圖案結(jié)構(gòu)因素對(duì)溶劑膜表面的潤(rùn)濕性能的影響規(guī)律。結(jié)果顯示，納米級(jí)結(jié)構(gòu)的增加可以極大地改變材料表面的疏水性能，，溶劑膜的表面疏水性可通過改變納米纖維在其上沉積密度、分布、排列來進(jìn)行調(diào)控，接觸角數(shù)值可以實(shí)現(xiàn)在80°~153.2°范圍內(nèi)連續(xù)可控。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，溶劑膜表面的疏水性的納米纖維結(jié)構(gòu)可以降低藥物的釋放速率，而藥物釋放的速率可以進(jìn)一步由改變納米纖維的排列與分布圖案來調(diào)控。 綜上所述，本文采用電紡技術(shù)成功制備了具有不同微圖案結(jié)構(gòu)的纖維膜，通過微圖案的調(diào)控可以有效地調(diào)控纖維材料的理化性能、內(nèi)皮細(xì)胞的增殖與分化行為、藥物傳輸速率等，并對(duì)其相應(yīng)的機(jī)理進(jìn)行了歸納總結(jié)，為制備具有微圖案結(jié)構(gòu)的電紡纖維生物材料在組織修復(fù)和藥物控釋領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用提供參考。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：R318.08

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 梁偉欣;張亞斌;王奔;郭志光;劉維民;;仿生超疏水性表面的生物應(yīng)用[J];化學(xué)學(xué)報(bào);2012年23期

本文編號(hào)：1591157