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组织工程支架不仅为细胞生长提供力学支撑,还为调节细胞行为、细胞外基质(ECM)产生和组织重建提供合适的微环境。纳米纤维构建三维(3D)多孔支架可仿生天然ECM结构,对于组织工程发展具有重要的研究意义和潜在的应用前景。静电纺丝作为制备二维(2D)纳米纤维膜的常用方法,对于制备3D组织工程支架仍面临一定的挑战。本文以聚乳酸(PLA)及壳聚糖(CS)为主要原料,采用静电纺丝方法制备表面具有“海岛”结构的纳米纤维膜,随后冷冻干燥制备多孔的3D纳米纤维支架。此外,将支架与生物相容性良好的聚乙烯醇(PVA)复合,进一步改善支架的力学性能及吸水性。本文主要内容如下:1、基于静电纺丝过程中不相容组分相分离原理,带正电的CS在正电场中倾向于向外迁移。随着PLA分子量的增大,PLA和CS分子链之间缠结严重,CS向外迁移的程度降低。当PLA分子量为105,PLA/CS比例为70/30,成功制备具有“海岛”结构的复合纳米纤维。其中,CS位于PLA纳米纤维表面,提高了 PLA纳米纤维膜的亲水性及生物相容性。以此纳米纤维作为构建材料,经过均质分散、冷冻干燥,制备了无规及带有定向通道的3D纳米纤维支架。采用扫描电镜(SEM)表征其结构。支架具有较高的孔隙率,较好的吸水性能,湿态的支架展现了良好的压缩回弹性。体外细胞毒性测试及细胞培养研究(CCK-8试验,ALP检测,OCN表达及H&E染色)结果表明支架具有良好的生物相容性,且相对2D纳米纤维膜更有利于细胞的增殖和分化。此外,支架内部的定向通道对小鼠胚胎前成骨细胞(MC3T3-E1)定向生长具有一定的诱导作用。小鼠体内皮下移植实验结果表明支架具有良好的生物安全性及组织相容性。2、为进一步改善PLA/CS 3D纳米纤维支架的吸水性能和力学性能,在纤维均质分散过程中,引入不同含量的PVA与其复合。研究发现,PVA含量为10%时,支架的综合性能最优。SEM显示支架具有明显的定性通道,最大吸水率从1500%增加至2000%,湿态的支架在5 mm/min的压缩速率下,最大压缩回弹应变为70%。并且支架在应变50%下,可重复压缩100次,支架的韧性大大提升。体外细胞培养实验表明,加入PVA后,支架的细胞粘附能力和细胞排列生长得到进一步改善。