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静电纺丝技术是将聚合物溶液或熔体在高压静电场中拉伸细化形成微纳米级纤维的加工方法。基于静电纺丝技术制备的微纳米纤维,具有极高的比表面积、高孔隙率和相互连通的三维网络结构,因此被广泛的应用于组织工程支架和生物医药领域。 本文以新鲜猪皮为原料,采用胃蛋白酶法成功提取了猪皮胶原蛋白。通过对所提胶原蛋白的SDS-PAGE凝胶电泳图、TG分析和FTIR图谱的分析,确定所提胶原蛋白较好地保持了胶原蛋白的天然三股螺旋结构。利用黏度法测定了猪皮胶原蛋白乙酸溶液的热变性温度为37~38℃,而胶原蛋白乙酸溶液的黏流活化能随着温度的增加而逐渐增加。 文献中,纯胶原蛋白的静电纺丝多采用易挥发且能显著降低纺丝液表面张力的有机含氟溶剂,该类溶剂不仅毒性较大而且会导致胶原蛋白变性而失去其宝贵的生物活性。本文以乙酸水溶液为溶剂,探讨了胶原/PVA复合溶液的静电纺丝特性。首先,研究了纯胶原蛋白乙酸水溶液的流变特性,该溶液属于非牛顿假塑性型流体,其浓度越大,剪切稀化现象越明显,非牛顿指数越小,而胶原蛋白乙酸水溶液的弹性模量G′随着频率增加而单调增加,黏性模量G″随频率增加先增加后降低。分析了纯胶原蛋白乙酸水溶液难以成功进行静电纺丝的主要原因是:胶原蛋白的三股螺旋结构使分子链具有较强的刚性,致使分子链间难以形成有效缠结,不足以克服电场力的牵伸作用。 为了改善胶原蛋白乙酸水溶液的静电纺丝性能,本文采用胶原蛋白乙酸水溶液与聚乙烯醇水溶液共混的方法成功制备了胶原/PVA微纳米纤维,详细探讨了胶原/PVA的共混比例和静电纺丝条件对微纳米纤维形貌的影响,结果表明:当胶原/PVA的共混比例小于5/5时,主要得到表面光滑的微纳米纤维,且纤维的平均直径与纺丝液的非牛顿指数呈线性关系,非牛顿指数越小,纤维直径也越小;当胶原/PVA的共混比例大于5/5时,随着胶原蛋白含量的增加,共混纺丝液的非牛顿指数呈下降趋势,主要得到串珠状的纤维。 将水杨酸模型药物添加在胶原/PVA共混液中,通过静电纺丝法得到负载水杨酸药物的胶原/PVA微纳米纤维膜,并采用戊二醛蒸汽和紫外光照射法进行交联,研究了不同交联方法对药物缓释的影响,结果发现:紫外光交联程度比戊二醛交联低,不能克服水对微纳米纤维形貌的溶胀破坏,而戊二醛交联的缺点是水蒸气容易在发生交联前就破坏了微纳米纤维形貌。利用Korsmeyer Peppas方程对载药胶原/PVA微纳米纤维的药物累积释放量进行拟合分析,药物释放属于Fick扩散机制。 本文还通过同轴静电纺丝技术,制备了胶原蛋白为壳层而PVA为核层的具有核壳结构的微纳纤维,研究了胶原蛋白的浓度和静电纺丝条件对核壳结构PVA-胶原微纳米纤维形貌的影响。结果发现:胶原蛋白浓度越大,越容易获得串珠状核壳结构PVA-胶原微纳米纤维,而纺丝电压过大时容易使纤维发生断裂。