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本研究的目的是利用静电纺丝技术制备一种适合细胞生长和黏附的三维支架材料。首先,在温和条件下一步合成氨基保留的壳聚糖接枝聚己内酯(CS-PCL)共聚物。对壳聚糖进行改性有三个方面意义:其一,改性后使用普通溶剂体系就能制备带有壳聚糖链段的CS-PCL/PCL复合纤维支架材料,降低成本;其二,有利于提高复合纤维支架材料中CS-PCL共聚物与PCL之间的界面相容性,改善复合纤维支架的力学性质;其三,将壳聚糖引入复合纤维支架可赋予其正的Zeta电位,有利于负膜电位的细胞的黏附。研究表明所制备的复合纤维支架具有高孔隙率和大孔径。随着CS-PCL组分含量的增加,CS-PCL/PCL复合纤维的平均直径和表面电位都得到提高。动态光散色(DLS)、X-射线光电子能谱(XPS)分析结果表明引进CS-PCL共聚物后,CS-PCL/PCL复合纤维支架表面出现氨基等活性基团,这是支架具有出正的Zeta电位和良好亲水性的主要原因。
本文首先以小鼠成纤维细胞(L929)作为种子细胞来研究复合纤维支架对细胞生长的影响。分别采用MTS比色法和扫描电镜来检测细胞增殖能力和细胞形态,结果表明在复合支架表面上引入适量的氨基有利于提高支架的生物相容性。特别是具有适中表面正电位的CS-PCL/PCL(20/80)支架(ζ-3mV)不仅最适合L929细胞增殖而且能很好地维持细胞正常形态。甲苯胺蓝染色试验进一步证明L929细胞在CS-PCL/PCL(20/80)支架上生长良好并且呈典型的两极梭形形态。以上实验结果表明CS-PCL/PCL(20/80)支架在皮肤组织工程中具有潜在的应用价值。同时,进一步研究了小鼠视网膜祖细胞(mRPCs)在CS-PCL/PCL复合纤维支架上的生长情况。在复合支架上接种mRPCs细胞,并培养7天。荧光拍照和MTS试验都表明mRPCs在CS-PCL/PCL(20/80)支架上的增殖速度比在所制备的其它支架上的增殖速度都要快。扫描电镜照片和定量聚合酶链反应(qPCR)分析结果都表明:与PCL支架相比,CS-PCL/PCL(20/80)支架能够促进mRPCs细胞向视网膜神经细胞方向分化,这可能是由于CS-PCL/PCL(20/80)支架表面具有氨基等生物活性基团,有利于提高支架的生物相容性。因此CS-PCL/PCL(20/80)支架在视网膜组织工程中有很好的潜在应用价值。