【摘 要】
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静电纺丝技术可以简单高效的制备大批量的纳米材料,凭借其良好的纳米尺度效应、巨大的比表面积、孔隙率和透气性等优势,具备排除多余伤口渗出液的功能,进而提高伤口愈合效率。而且静电纺丝技术在成分和结构方面还具有高度的可调控性,可以提供适合伤口愈合的抑菌环境,同时也起到屏障保护作用。这些优点使静电纺丝纤维膜在伤口敷料研究中具有广大的应用前景。目前静电纺丝纤维膜作为伤口敷料仍存在以下三个不足:1)纳米粒子(抗
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静电纺丝技术可以简单高效的制备大批量的纳米材料,凭借其良好的纳米尺度效应、巨大的比表面积、孔隙率和透气性等优势,具备排除多余伤口渗出液的功能,进而提高伤口愈合效率。而且静电纺丝技术在成分和结构方面还具有高度的可调控性,可以提供适合伤口愈合的抑菌环境,同时也起到屏障保护作用。这些优点使静电纺丝纤维膜在伤口敷料研究中具有广大的应用前景。目前静电纺丝纤维膜作为伤口敷料仍存在以下三个不足:1)纳米粒子(抗菌剂、抗氧化生物活性成分和无机金属)分散在纺丝溶液中,进行静电纺丝虽然工艺简单,但纳米粒子被包裹在纤维中往往会导致利用效率不高,很难完全满足创面对敷料的苛刻要求;2)抗生素类和季铵盐类药物的大量使用,易产生耐药性超级细菌并使功能纤维膜抗菌性能失效;3)微生物易于粘附于生物材料表面,导致难消除的生物膜形成,引起细菌感染伤口风险。针对以上存在问题,本文从静电纺丝膜的合理设计方面入手,目的是构建具有抗菌功能的多级复合纳米材料,以更好的发挥功能性纳米粒子的抗菌作用,期望可以应用于生物涂层材料以克服医疗问题,保障人健康安全。论文具体研究内容如下:(1)以聚乳酸材料(PLA),邻苯二甲酸乙酸纤维素(CAP)为基体材料,掺入四环素(TH),采用共混静电纺丝法制备PLA/CAP/TH多尺度复合纤维膜,在添加盐酸四环素的情况下,SEM显示静电纺丝膜中纤维直径呈高斯分布,直径尺寸约为3-5μm,并且随着CAP的浓度增加,纤维膜的纤维平均直径变化很少,且纤维形貌保持均匀光滑。通过XRD、TG和力学性能对电纺后的复合纤维膜进行纤维形貌的表征以及性能的分析。最后通过抗菌测试和斑马鱼实验,验证纤维膜具有很好的生物相容性和优良的抑菌性能,抑菌测试结果可得出PLA/CAP/TH纤维膜的抑菌直径在18-35 mm。复合纤维膜的水接触角达到120°,与纯聚乳酸纳米纤维膜的接触角一致,为构建单向导水纤维膜提供疏水层材料。以上测试可以证明,该复合纤维膜可以用于伤口敷料的进一步研究。(2)设计了静电纺丝银纳米颗粒掺杂的微纳结构纤维膜,然后通过层层自组装技术制备生物基PPAT-(TA/QC)n纳米纤维垫,用于多功能抗菌伤口敷料。该材料具有良好的柔韧性、抗菌活性、良好的血液相容性和良好的活性氧清除能力。接触角测试表明,层层自组装结构表面具有良好的润湿性和亲水性。此外,抗菌实验表明,制备的膜具有有效的广谱抗菌能力,并对模型微生物的感染有抑制作用。最后,抗氧化特性为伤口愈合良好的生理水的形成提供了一个很好的前景。因此,本工作为构建友好、无毒、不含抗生素的生物基纤维膜,作为一种多功能的生物医学抗菌皮肤敷料奠定了基础。同时,使用大量单宁酸还原银离子成银纳米粒子于纤维表面,表面层层自组装季胺基化甲壳素,提高抑菌效果,相对于直接作用于伤口表面的情况,银纳米粒子的细胞毒性将显著降低。通过对纳米纤维敷料的结构化设计大大提高了敷料的功能性。(3)以生物基高分子材料纤维素(CNC)和聚氨酯(PU)为原料,通过静电纺丝技术和共混技术,制备一种具有高强度、高弹性、自洁、抗污染、超疏水性、低毒等优异性能的有机复合纳米纤维膜(PCTCP)。PCTCP膜的超低毒性和与细胞、斑马鱼共培养的良好相容性,使复合纤维膜在体内应用成为可能,如伤口敷料、公共卫生产品等。在引入光热转换材料的基础上,通过负载二氧化钛,使得纤维膜在紫外可见光下具有灵敏地响应性,使复合纳米纤维同时实现光动力和光热法杀死细菌,为新型伤口敷料体系研究提供了研究思路和科学指导。
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