【摘要】：近年來人工血管、人工關(guān)節(jié)、心臟瓣膜、疝氣補片等替代物已應(yīng)用于臨床并充分顯示其修復(fù)器官損傷的極大優(yōu)越性,而人工膽管的研究仍明顯滯后。在醫(yī)學(xué)上,病變的膽總管切除后膽道的修復(fù)或重建問題一直是膽道外科的主要難題之一。根據(jù)臨床需求,人工膽管及其膽管替代物的研究越來越引起重視。由于生物高分子材料無毒,具有良好的生物相容性和力學(xué)性能等,目前采用生物高分子材料制備的人工膽管對失去功能的膽管進行修復(fù)與重建已成為相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點。本文從不可降解復(fù)合型人工膽管的制備、可降解人工膽管和支撐支架的制備及靜電紡絲法制備膽管支架三個方面展開研究。首先采用等離子體改性技術(shù)及熱處理和涂覆工藝制備了以聚四氟乙烯(PTFE)為基礎(chǔ)材料、能達到臨床要求的復(fù)合型人工膽管,進行了相關(guān)動物實驗的研究,以此作為初步的試探研究;然后通過澆鑄-浸漬法及熔融紡絲工藝制備了以聚乳酸(PLA)和聚己內(nèi)酯(PCL)為材料的可降解人工膽管支架及膽管支撐支架;最后利用靜電紡絲法分別制備了無序和有序的PLLA/PCL復(fù)合纖維支架,通過表面修飾等方法對纖維支架進行了親水化的改性,并通過培養(yǎng)膽管上皮細胞評估支架與細胞的相容性。主要研究內(nèi)容及工作如下:1.采用低溫等離子體技術(shù)改性聚四氟乙烯表面,討論了不同處理氣體、處理功率和處理時間對聚四氟乙烯表面粗糙程度、化學(xué)基團及親水性的影響。研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)過不同條件的等離子體處理后,PTFE表面粗糙度有不同程度的增加。經(jīng)過等離子處理后,PTFE表面的氟碳比發(fā)生了變化;尤其是經(jīng)過氦等離子體處理后,膜表面引入了含氧的極性基團,提高了PTFE膜的表面活性。在相同條件下,氦氣等離子體對PTFE膜的親水性改善最為明顯。2.對以上經(jīng)過氦等離子體處理的PTFE膜進行丙烯酸接枝,研究了氦等離子體預(yù)處理PTFE表面后接枝丙烯酸對其表面性能的改變。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在PTFE膜表面形成了一層親水性的膜,并且該方法將永久的含氧活性基團引入了PTFE膜的表面,避免了等離子體改性膜表面性質(zhì)不穩(wěn)定的缺點,而且膜表面的親水性得到極大改善。3.采用聚四氟乙烯作為制備人工膽管的材料,對聚四氟乙烯生料管進行熱拉伸、高溫?zé)岫ㄐ�、等離子體處理和氟橡膠涂覆等工藝制得了復(fù)合型人工膽管,對其結(jié)晶性能、表面結(jié)構(gòu)、表面接觸角、管的滲透性能以及力學(xué)拉伸性能進行了研究,結(jié)果顯示,通過對聚四氟乙烯管表面進行等離子體表面處理,能有效地改善其表面的粘結(jié)性能和親水性能;PTFE材料經(jīng)過拉伸以及熱定型處理后,結(jié)晶性能發(fā)生變化,對聚四氟乙烯管表面改性能夠提高氟橡膠的涂覆能力,有效地封閉管表面的孔隙,減弱人工膽管的水滲透性能;而通過熱拉伸及熱定型后,拉伸強度成倍增加;涂覆氟橡膠的管狀試樣的拉伸強度隨涂覆厚度的增加而增大,斷裂伸長率也增加。4.通過對以上制備的復(fù)合型人工膽管在豬活體內(nèi)進行動物實驗發(fā)現(xiàn):復(fù)合型人工膽管在活豬體內(nèi)放置90天后仍有良好張力、密封性,管內(nèi)未見膽汁沉積物,病理及透射電鏡提示周圍組織無明顯炎性改變,作為膽管替代物無膽漏及膽管狹窄發(fā)生。5.應(yīng)用浸漬法、熔融紡絲和纖維編織法分別制得了 PLA/PCL膽管支架以及組織工程膽管支撐支架。結(jié)果發(fā)現(xiàn),不同的質(zhì)量配比對PLA/PCL共混試樣的形貌、結(jié)晶性能、熱性能及力學(xué)性能等有影響。共混體系中PLA相和PCL相的相容性不好。熱失重的測試為熔融紡絲以及DSC測試提供了溫度區(qū)間參考。PCL的加入提高了材料整體的韌性。并且,不同拉伸溫度和拉伸倍數(shù)對共混纖維的力學(xué)性能有很大的影響。編織得到的PLA/PCL生物可降解管狀支撐支架的最大徑向支撐力已經(jīng)可以和目前常用的金屬支架相媲美。6.通過靜電紡絲法制備了PLLA/PCL無序纖維支架,通過對纖維支架進行一系列的表征測試及膽管上皮細胞的相容性實驗,初步探討了其在組織工程人工膽管支架材料領(lǐng)域的應(yīng)用前景。紡絲溶液中PLLA與PCL的配比對生成的亞微米級纖維的形貌有較大的影響。PLLA與PCL的質(zhì)量配比會對靜電紡所得復(fù)合纖維膜的結(jié)晶性能產(chǎn)生影響;纖維膜的失重率和吸水率隨著PCL含量的增加而減少。降解30天后的纖維變得粗細不均,部分纖維發(fā)生斷裂,呈現(xiàn)雜亂的堆積。7.通過對PLLA/PCL復(fù)合纖維膜進行等離子體改性及接枝明膠,改善了材料表面的親水性能。結(jié)果表明,經(jīng)過氦等離子體改性的纖維表面變粗糙。經(jīng)過等離子體預(yù)處理,明膠能夠在纖維表面均勻鋪展,明膠接枝后的纖維表面形成了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。氦等離子體處理后的樣品暴露于空氣中時在表面上引入了氧元素和極少量的氮元素;而接枝明膠的纖維膜在其表面有酰胺鍵形成。動態(tài)接觸角數(shù)據(jù)顯示改性后的纖維膜的親水性有了很大的改善。細胞相容性實驗證實,PLLA/PCL纖維膜適合膽管上皮細胞的生長,而改性接枝明膠的纖維膜由于親水性的改善更有利于膽管上皮細胞的黏附和生長。8.利用靜電紡轉(zhuǎn)軸法制備了 PLLA/PCL有序纖維支架。輥筒的卷繞速度對靜電紡纖維的表面形貌及性能有很大影響。隨著輥筒表面線速度的提高,纖維排列的有序度逐漸增加,復(fù)合纖維的直徑逐漸減小;輥筒卷繞速度的增大明顯地提高了有序纖維膜在晶區(qū)的取向度,并影響著纖維的結(jié)晶度。輥筒卷繞速度的增大,使得纖維的儲能模量明顯增加,而損耗正切的峰值逐漸減小。取向纖維膜的降解速率要低于靜止接收的纖維膜的降解速率,在降解時間相同的情況下,纖維膜的失重率隨著卷繞接收速度的提高而依次減少。細胞相容性證實,取向纖維支架能有效地模擬細胞外基質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性能,適合膽管上皮細胞的生長增殖。最后利用等離子處理及明膠接枝改性來改善其親水性能,通過氧氣等離子體處理以及明膠接枝改性后,明膠接枝到了材料表面,改性后的纖維膜具有了明顯的親水性。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：R318.1;TQ340.64

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本文編號：2475351