静电纺丝制备SF/PHB复合纳米纤维及其性能表征

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利用静电纺丝技术将生物材料制备成的超细纳米纤维,具有较大的比表面积、高空隙率、优良的生物相容性等优点,因此被广泛研究。生物材料中的丝素蛋白(SF)来源于蚕丝,对天然蚕丝的多种处理诱导其β化,反平行β-折叠结构赋予SF纳米纤维特殊的理化性质,同时SF又具有优良的透氧性、生物可降解性及炎症反应轻微等。基于这些性质,不同形态的SF(纤维、膜、水凝胶或海绵体)可广泛的应用于抗凝血、药物缓释、组织工程、生物传感器等许多领域。  本论文采用静电纺丝技术,以甲酸(FA)为溶剂,对静电纺SF纳米纤维进行了初步研究,探讨了纺丝液浓度,纺丝电压,接收距离,挤出速率等参数及乙醇处理工艺对纤维膜形貌和结构的影响。得出最佳纺丝工艺参数为:溶液浓度26%、纺丝电压20kV、接收距离10cm、挤出速率0.2ml/h,得到纤维的平均直径为255.9nm,最小直径达到了166nm。纤维直径随浓度和挤出速率的增加逐渐增大,随电压的增加逐渐减小,随接收距离的增加先增大后减小。由此可知,工艺参数对纤维的直径和分布影响很大。乙醇处理后,SF膜更趋向β化,由无规卷曲转为β-折叠的构象,结晶度得到了提高,纤维膜的强度和疏水性也都得到了提高。  在静电纺丝制备纯SF的基础上,将聚羟基丁酸酯(PHB)溶于90/10氯仿(CHCl3)/二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中,制备了SF/PHB多层复合纳米纤维。研究了其力学性能、亲水性能和透气性;通过研究不同复合纳米纤维膜在不同条件下的降解情况,分析了其降解性能;最后将鼠成纤细胞成功接种到复合纳米纤维膜表面,观察成纤细胞在膜表面的生长情况,以此来初步评价其生物相容性。力学性能测试表明,两层和三层复合纳米纤维膜的力学性能差别很小,可见PHB对其力学性能起主导作用。亲水测试表明,乙醇处理后,纤维发生了溶胀和粘连,导致纤维膜的亲水性降低。降解结果显示,不同条件下SF/PHB复合纳米纤维膜的降解速率不同,加入溶菌酶可以加速纳米纤维膜的降解速度。生物相容性测试结果表明,鼠成纤细胞在SF/PHB纳米纤维膜表面能很好的粘附和铺展,SF/PHB纳米纤维膜具有良好的细胞相容性,这为其在人工血管方面的应用奠定了基础。
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