聚乙烯醇∕壳聚糖混合纳米纤维用于皮肤组织工程

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近年来,静电纺丝在组织工程领域应用较广泛,主要是因为静电纺丝制备的纳米纤维有利于构建在结构和形态上更优的仿生细胞外基质,在生物医学方向有较好的应用,如过滤、药物释放、伤口敷料和皮肤组织工程支架。  本文首先利用乙酸水溶液为溶剂,聚乙烯醇(PVA)/壳聚糖(CS)混合溶液制备了静电纺纳米纤维膜。探索了纺丝液的粘度、表面张力和电导率对静电纺纳米纤维形貌的影响,结果表明:通过聚乙烯醇与壳聚糖混纺可以大大提高壳聚糖的可纺性,质量比分别为PVA7CS3、PVA78CS2、PVA9CS1的聚乙烯醇/壳聚糖溶液均能制备出无珠状、均一性及取向性较好的纳米纤维膜,且混合纳米纤维膜的平均直径随着纺丝液中壳聚糖含量的减小而呈现增大的趋势,平均直径由133.6±31.6nm增加到216.2±24.6nm,FTIR和XRD实验结果证实了壳聚糖与聚乙烯醇分子间氢键的形成,力学性能测定表明聚乙烯醇/壳聚糖混合纳米纤维膜的力学性能与其组分之间的关系密切。  其次,采用无水乙醇蒸汽对电纺纳米纤维膜进行交联,扫描电镜(SEM)分析了混合纳米纤维的表面形态,图像分析软件SmileView测量混合纳米纤维的平均直径,红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)等方法分析了壳聚糖与聚乙烯醇溶液分子间的相互作用,同时测定了混合纳米纤维的吸水率和力学性能,研究发现经过无水乙醇蒸汽处理的纤维膜的溶胀程度和收缩程度均有所下降,且纤维膜的断裂强度、初始模量提高,断裂伸长率增大,试样的韧性显著增强,耐水性提高,达到了交联的目的。  然后,测定了几种不同比例的聚乙烯醇/壳聚糖纳米纤维支架的孔隙率、吸湿性、伤口渗出模拟液在纤维间及纤维内的分布比例、溶胀率、体外降解率、透气性等,研究结果显示:混合纳米支架中随着壳聚糖含量的增加,混合纳米支架的孔隙率、吸湿性、伤口渗出模拟液在纤维间及纤维内的分布比例、溶胀率和透气性均增大,且三种支架的孔隙率、吸湿性、伤口渗出模拟液在纤维间及纤维内的分布比例和溶胀率率均介于医用胶原和医用纱布之间,混合纳米纤维支架降解到第十周时,PVA7CS3、PVA8CS2、PVA9CS1三种支架的失重率分别为21.872%、20.753%、19.467%。  最后,通过MTT实验、细胞在纤维膜上的生长状态实验、荧光染色实验等,评价其作为皮肤组织工程支架的可行性。结果表明L929细胞在PVA7CS3、PVA8CS2、PVA9CS1三种支架上的增殖、生长情况良好,且培养三天后细胞增殖情况的电镜照片、激光扫描共聚焦显微镜照片进一步证实了MTT法得到的细胞增殖与活性数据的准确性。
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