离心纺聚己内酯/胶原蛋白复合纤维膜的性能及细胞相容性研究

来源 :武汉纺织大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:hysywlp2007
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支架材料是组织工程三要素之一,其主要作用是作为可供细胞粘附生长的细胞外基质,而纤维支架材料的仿生化的微环境能够调节细胞行为。目前静电纺丝方法是最常用的制备微纳米纤维的方法,但其需要高压静电且效率极低。针对此问题,本论文采用高效、安全的离心纺丝方法,将机械强度高、柔韧性佳、生物安全性好及可生物降解的聚己内酯(Polycaprolactone,PCL)和作为天然细胞外基质的主要结构蛋白的胶原蛋白(Collagen,COL)相结合,来制备兼具二者优良性能的复合纤维支架材料。本课题首先通过改变参数来制备不同聚乳酸(PLA)纤维,研究了纺丝过程中对纤维形貌产生影响的四个因素,包括纺丝液浓度、纺丝转速、喷丝孔径和收集高度。扫描电子显微镜结果显示:PLA溶液浓度变高时会导致纤维均匀性变差,纤维平均直径变大;随着转速的增加,纤维的平均直径有先减小后增加的趋势;随着喷丝孔径的减小,纤维均匀性变差;收集高度影响射流在空中牵伸和固化的时间,随着收集高度的变大,纤维的成形性变好,但会影响纤维的幅宽和厚度;浓度为19 wt.%的PLA纤维热稳定性最好,结晶度最高,为33.58%。其次制备了不同质量比的聚己内酯/胶原蛋白复合纤维支架(将聚己内酯/胶原蛋白质量比为x:y的样品命名为PCxy,如PC37表示聚己内酯与胶原蛋白的质量比为3:7),并采用扫描电子显微镜、傅里叶转换红外光谱、接触角仪、热分析仪和X射线衍射仪对纤维的形貌和结构进行了分析。结果表明:(1) PCL与COL的质量比对纤维形貌的影响较大,PC37组纤维均匀性好,但成形过程中纤维发生严重断裂无法形成完整的纤维膜;PC55组,纤维的均匀性和成形效果最好,且纤维平均直径最小为7.64μm;PC64组开始,纤维之间开始发生大量缠结,纤维均匀性极差,纤维表面粗糙程度变差。(2) COL的添加,改善了PCL的亲水性,PC73组的接触角测试结果显示,水滴在滴到纤维膜表面后30 s时稳定,最终接触角为28.4°;水滴加至其他纤维表面均能在较短时间内被完全吸收,PC46组最快,为1 s。(3)结果显示,PCL与COL之间没有化学作用只是物理交联成网;PC55组的结晶度最高,热稳定性最好。最后借助CCK-8试剂盒观察人肾上皮细胞293T与复合纤维浸提液共培养和在复合支架上粘附和增殖情况,结果表明:复合纤维浸提液对细胞的毒性为1级;各组纤维膜均对细胞粘附和增殖均有一定促进作用,PC46组的效果最好,且增殖效率高于培养板孔底(TCP);随着培养时间的增加,纤维表面的细胞数量逐渐增多,且有细胞长入纤维膜内部,此结果证明PCL/COL复合纤维膜的细胞相容性良好。
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