取向多孔超細纖維的制備及其對細胞行為的影響研究.pdf

1、在細胞與支架的相互作用研究中，已經(jīng)證明許多類型的細胞能通過“接觸引導”現(xiàn)象響應局部的介觀、微觀和納米級的拓撲信號;它們能夠影響細胞的行為和功能，包括細胞的黏附、增殖、形貌、取向、遷移以及分化等。電紡絲是一種通用的能獲得直徑在十幾納米到幾微米的超細纖維制備方法，由于電紡纖維在尺寸和形態(tài)上所具有的獨特的仿生特性及良好的細胞和組織相容性而在組織工程仿生支架的構建方面有著較好的發(fā)展前景，現(xiàn)已成為當今組織工程再生醫(yī)學支架材料研究的熱門。但是，對于

2、電紡纖維結構的多級微納米拓撲結構，尤其是單根纖維表面的納米拓撲結構如何影響細胞功能的研究，目前則還較少有人關注?；诖?，本研究擬通過使用一種新穎的穩(wěn)定射流電紡絲技術制備具有多級取向微納米拓撲結構的纖維膜，然后探索這種微納米拓撲結構對人的血管平滑肌細胞行為的影響。
　　本文報道了在電紡生物可降解聚乳酸(PLLA)過程中的一些關鍵溶液參數(shù)（包括溶劑、聚合物分子量和濃度）和紡絲參數(shù)（包括電壓和注射速率）對穩(wěn)定射流段長度的影響，因為形成足

3、夠長的穩(wěn)定段射流是采用穩(wěn)定射流電紡絲法制備取向超細纖維的前提條件。結果顯示，選用低介電常數(shù)的溶劑、高溶液粘彈性（如:高分子量的PLLA和溶液濃度）以及高注射速率和合適的電壓條件下能夠形成較長的穩(wěn)定射流段。進而，我們探索了穩(wěn)定射流段長度對PLLA纖維多級取向結構的調控作用，包括纖維的宏觀取向度、纖維表面微孔的伸長方向和纖維中聚合物分子鏈的取向結構。我們也發(fā)現(xiàn)隨著穩(wěn)定射流段長度的增加，PLLA纖維的結晶度在增加。之后，研究了PLLA纖維的機

4、械性能與穩(wěn)定射流段長度的相關關系，發(fā)現(xiàn)它們之間存在一個正相關關系。因此，通過本部分研究工作能夠確認穩(wěn)定射流段長度與宏觀取向度、內(nèi)部分子結構和機械性能之間存在一定的相關性。
　　利用上面介紹的穩(wěn)定射流電紡絲方法通過改變環(huán)境濕度制備纖維表面具有可調納米級拓撲結構的高度取向超細聚乳酸纖維。進而，從纖維的形貌、表面粗糙度、孔隙率、蛋白吸附、酶降解和拉伸性能方面評價了這種PLLA纖維。發(fā)現(xiàn)環(huán)境濕度大時有利于增加纖維的孔徑和孔數(shù)、粗糙度、比表

5、面積，導致更高的蛋白吸附和纖維降解速率。然后研究了纖維表面納米拓撲結構對人的血管平滑肌細胞行為的影響，包括黏附、取向、活力、增殖和分化等。結果表明，培養(yǎng)在取向PLLA纖維上的人血管平滑肌細胞展現(xiàn)一個伸長和取向的形貌。隨著纖維表面的孔隙率的增加更有利于細胞的黏附、活力、增殖、細胞核的伸長和取向及膠原的合成。值得注意的是，在表面具有更大孔徑和更多孔的纖維上的細胞表現(xiàn)為優(yōu)先的沿纖維軸向伸長和取向。這種人血管平滑肌細胞與取向PLLA超細纖維之間