聚酰胺6/聚乙二醇相变调温纳米纤维的结构与性能

将相变材料PEG掺杂到高聚物PA6中去,通过静电纺丝制备相变调温纳米纤维。通过扫描电镜、红外光谱、热分析仪以及织物强力仪等测试方法对相变纳米纤维的结构与性能进行表征。结果表明：PEG的共混改善了纺丝液黏度,随着PEG共混比例的提高,纳米纤维的直径提高;PA6与PEG有氢键结合,随着PEG共混比例的提高,相变纳米纤维的熔融温度和熔融焓值逐渐增大,相变纳米纤维具有良好的蓄热调温性能;随着相变材料PEG共混比例的提高,相变纳米纤维的强力有一定下降。结论：该纳米纤维是一种良好的调温储能材料。     

聚乳酸/氧化石墨/聚多巴胺纳米纤维膜的制备及性能

为了改善全球范围内日趋严重的印染废水污染问题,通过仿蜘蛛纺丝静电纺技术,对聚乳酸(PLA)、氧化石墨(GO)和多巴胺(DA)进行共混纺丝,再将DA氧化聚合成PDA,制备PLA/GO/PDA纳米纤维膜,并对纳米纤维膜的微观结构、热性能、力学性能、亲水性与吸附性进行表征。试验结果表明：相对于纯PLA纳米纤维膜,PLA/GO多孔纳米纤维膜平均孔径减小,孔总数量增加;纳米纤维断裂强度、断裂伸长率提高,也更加均匀。加入DA后,纳米纤维的孔径分布更密集,断裂强度大幅增加,断裂伸长率和纯PLA纳米纤维相近。DA经氧化聚合成PDA后得到PLA/GO/PDA纳米纤维膜。纳米纤维膜表面附着一层聚多巴胺,为亲水性材料。基于PLA/GO/DA纳米纤维膜制备的PLA/GO/PDA纳米纤维膜优于基于PLA/GO纳米纤维膜所制备的PLA/GO/PDA纳米纤维膜,其24 h的吸附率高达98.81%。     

银-铜双金属纳米粒子/聚乳酸复合纳米纤维膜的制备及其抗菌性能

为制备高效抗菌的生物可降解聚乳酸(PLA)静电纺丝纤维膜,首先利用L-抗坏血酸对银和铜的硝酸盐溶液进行化学还原,得到银-铜双金属纳米粒子(Ag-Cu NPs)。然后将Ag-Cu NPs与PLA纺丝液共混,通过静电纺丝技术制备了不同组成的Ag-Cu NPs/PLA复合纳米纤维膜,并对其形貌、结构、亲水性和抗菌性能等进行测试。结果表明：合成的Ag-Cu NPs的粒径约为32 nm,复合纳米纤维膜中Ag-Cu NPs被PLA基体包覆,且沿着纤维径向排列,纤维表面存在大量微小的孔洞;加入Ag-Cu NPs后,Ag-Cu NPs/PLA的水接触角略微降低,亲水性增加,且Ag-Cu NPs和PLA之间仅发生物理作用,未产生明显的化学作用;相比于纯PLA纳米纤维膜,Ag-Cu NPs/PLA的抗菌率明显提高,当纺丝液中Ag-Cu NPs相对于PLA质量为7%时,复合纳米纤维膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均达到99%。     

丝素蛋白/聚己内酯共混复合纳米纤维拉伸性能研究

为研究静电纺丝丝素蛋白/聚己内酯共混复合纳米纤维的力学性能,为其在组织工程支架方面的应用提供指导,制备了静电纺丝丝素蛋白/聚己内酯共混复合纳米纤维膜,对其中单根纤维的力学性能进行了直接拉伸测试。测试结果显示了大变形情况下共混静电纺丝纤维的拉伸力学性能特点。通过总结其中的数学规律,进行参数拟合,获得了可应用于静电纺丝膜力学模型研究的应力应变函数。     

静电纺PAN纳米纤维膜过滤性能研究

为了得到高过滤性能、低压降的纳米纤维过滤材料,研究不同质量分数的聚丙烯腈(PAN)纺丝液在不同纺丝参数下制备的纳米纤维膜,并对其形貌、结构、孔径及过滤性能进行了表征。结果表明,随着PAN质量分数的增大,静电纺丝得到的纳米纤维直径增大,纤维膜平均孔径增大,过滤效率先增大后减小。随着施加电压的增大,制备的纳米纤维直径变小,纤维膜平均孔径减小,过滤效率增大。随着注射速度的增大,制备的纳米纤维直径变化不大,纤维孔径更均匀,过滤效率得到提升。研究得到最佳的静电纺丝参数为:PAN质量分数18%,施加电压18 k V,注射速度1.5 m L/h。     

聚乙烯醇/普鲁兰多糖纳米纤维膜的制备及表征

利用静电纺丝法制备不同质量比的聚乙烯醇/普鲁兰多糖(PVA/PUL)纳米纤维膜,通过SEM、FTIR、XRD、DSC及TGA等方法分析纤维膜的微结构、性能及膜内各组分的相互作用。结果表明:纤维膜中PVA/PUL的质量比对纤维粗细、均匀程度及黏连等形貌特点产生影响;随着纺丝液中PUL所占比例的增加,纤维直径逐渐减小,当PVA/PUL混合比例为7:3时纤维形态最佳;FTIR、XRD分析表明在纳米纤维膜中PVA与PUL二者存在着化学键间作用力,DSC与TGA分析表明混合纤维膜热稳定性较单一物质纳米纤维膜更稳定。因此得出结论,采用适当比例制备PVA与PUL共混静电纺丝纳米纤维膜,既可以有效改善PVA纤维形态,又可以降低单一PUL的纺丝成本,纳米纤维包装材料在食品包装材料未来的发展上具有广阔的应用前景。     

聚乳酸/聚乙醇酸新型纳米支架载药体系研制

以具有良好生物降解性、相容性和降解产物无毒性的聚乳酸/聚乙醇酸(PLGA)为原料,通过静电纺丝制备PLGA载盐酸四环素(Tet)纳米纤维膜,制备组织工程支架材料。通过扫描电镜(SEM)和荧光显微镜观察纳米纤维膜的形貌结构及细胞与膜的黏附、生长情况;用紫外光分光光度计检测药物的吸光度,并计算其释药速率;通过改良的Kirby-Bauer方法观察其体外抑菌性能。结果显示:不同载药量纳米纤维膜的平均直径在360~470 nm之间,无显著差异;载药量为10%的纳米纤维突释最大,在体外可持续释药27 d以上。体外抗菌活性结果表明纳米纤维膜对金黄色葡萄球菌均有瞬时、长效的抑菌活性。SEM结果显示人成骨样细胞MG-63与纳米纤维膜在支架上共培养后生长良好,表明其细胞相容性好。     

丝素/胶原蛋白共混纳米纤维的结构分析

采用桑蚕废丝制作再生丝素室温干燥膜,并以不同质量比例与水溶性胶原蛋白混合,溶解于质量分数为98%的甲酸中制得不同质量分数的纺丝液,选择一定的工艺参数进行静电纺丝。通过扫描电镜观察纳米纤维的外观形貌并计算纤维平均直径,采用红外光谱测定纳米纤维的微细结构。结果表明:纳米纤维的直径随着纺丝液质量分数和丝素与胶原蛋白共混质量比例的提高而增大;水溶性胶原蛋白与丝素之间有相互作用,纯丝素电纺纳米纤维结构以无规构象为主,含有少量β折叠,丝素/胶原蛋白共混纳米纤维β化程度提高。     

还原氧化石墨烯增强聚乳酸纳米纤维膜的制备及其性能

针对静电纺聚乳酸(PLA)纳米纤维膜力学强度不高的问题,将一定质量的还原氧化石墨烯(rGO)分散于PLA和二甲基甲酰胺(DMF)纺丝溶液中,通过静电纺丝法制备PLA/rGO复合纳米纤维膜。对纺丝液的流变性能以及复合纳米纤维膜的形貌结构、微观结构和力学性能进行分析,采用四唑盐比色法对复合纳米纤维膜的细胞相容性进行表征。结果表明:rGO成功地复合至PLA纳米纤维中,且以不规则球状形式分布于PLA纳米纤维膜中;rGO的复合显著提升了PLA纳米纤维膜的力学强度,当rGO质量分数为0.6%时,复合纳米纤维膜的断裂强度达2.02 MPa,是纯PLA纳米纤维膜2.3倍;培养1、3和7 d后,小鼠胚胎成骨细胞可在复合纳米纤维膜上生长和增殖,表明PLA/rGO复合纳米纤维膜具有较好的细胞相容性。     

核/壳结构复合纳米纤维的制备

核/壳结构的纳米纤维是一种功能化的复合纳米纤维,制备方法有化学涂覆、表面化学结合、共混静电纺丝和同轴静电纺丝等.重点介绍利用同轴静电纺丝法制备核/壳结构复合纳米纤维,综述了同轴静电纺丝核/壳结构复合纳米纤维在组织工程、药物包覆、催化和其他领域的潜在应用价值.     

Electrospun conducting polymer nanofibers and electrical stimulation of nerve stem cells

Tissue engineering of nerve grafts requires synergistic combination of scaffolds and techniques to promote and direct neurite outgrowth across the lesion for effective nerve regeneration. In this study, we fabricated a composite polymeric scaffold which is conductive in nature by electrospinning and further performed electrical stimulation of nerve stem cells seeded on the electrospun nanofibers. Poly-L-lactide (PLLA) was blended with polyaniline (PANi) at a ratio of 85:15 and electrospun to obtain PLLA/PANi nanofibers with fiber diameters of 195 ± 30 nm. The morphology, chemical and mechanical properties of the electrospun PLLA and PLLA/PANi scaffolds were carried out by scanning electron microscopy (SEM), X-ray photo electron spectroscopy (XPS) and tensile instrument. The electrospun PLLA/PANi fibers showed a conductance of 3 × 10?? S by two-point probe measurement. In vitro electrical stimulation of the nerve stem cells cultured on PLLA/PANi scaffolds applied with an electric field of 100 mV/mm for a period of 60 min resulted in extended neurite outgrowth compared to the cells grown on non-stimulated scaffolds. Our studies further strengthen the implication of electrical stimulation of nerve stem cells on conducting polymeric scaffolds towards neurite elongation that could be effective for nerve tissue regeneration.     

载药聚乳酸/丝素纳米纤维的制备及缓释性能

将药物阿司匹林、聚乳酸(PLA)和丝素蛋白(SF)同时溶解在三氟乙酸、二氯甲烷（体积比7:3）的二元溶剂中,通过静电纺丝技术制备载药PLA/SF复合纳米纤维。借助扫描电镜观察纳米纤维形貌,利用红外光谱分析其成分,并用紫外分光光度计检测其释放在磷酸盐缓冲液中药物的吸光度,并计算其释药速率。结果表明：复合纤维的平均直径随着药粉质量分数的增高而减小且PLA和SF能很好的复合;SF质量分数为3%时复合纤维释药速率最大;释药速率随着药粉浓度的增大而加快。     

聚氨酯/胶原蛋白复合纳米纤维支架的性能

针对聚氨酯（PU）力学性能较好,亲水性较差,细胞在其表面的黏附较少,不适宜单独作为血管组织工程支架材料的问题,为提高PU 纳米纤维支架的亲水性和生物相容性,通过静电纺丝制备不同比例的复合聚氨酯／胶原蛋白纳米纤维支架,利用扫描电镜、红外光谱仪等观察测试纳米纤维支架材料的形态结构、化学性能等;并在纳米纤维支架表面培养血管平滑肌细胞,通过扫描电镜观察细胞在支架表面的生长情况。结果表明：胶原蛋白的加入使纤维直径从453nm减小到了154nm,平均孔径尺寸从0.64 μｍ 降低到了0.28 μｍ,而且增加了细胞在其表面的黏附和增殖;当聚氨酯和胶原蛋白的质量比为3:1时,纳米纤维支架的拉伸强度最大,生物相容性最好,表面黏附生长的细胞最多。     

细菌纤维素/聚己内酯微米纤维复合膜的制备及性能

为制备模拟细胞外基质结构的微纳尺度复合材料,利用静电纺丝技术制备了聚己内酯(Polycaprolactone,PCL)微米纤维膜,通过与纳米尺度的细菌纤维素(Bacterial Cellulose,BC)原位复合,制备了BC/PCL复合纤维支架。采用扫描电镜、红外光谱分析、X射线衍射分析对材料的形貌、结构进行了表征。通过单轴力学测试对复合材料力学性能进行了研究,并利用成纤维细胞对复合材料的生物相容性进行评价。结果表明:通过静电纺丝法制备的PCL微米纤维的平均直径,随聚合物纺丝液质量分数的增加有增加的趋势,BC与PCL微米纤维复合后,BC纳米纤维渗透入微米纤维膜内部,实现微纳米纤维较好的复合。红外光谱分析和X射线衍射分析进一步证明BC和PCL微米纤维成功复合。PCL微米纤维膜复合BC膜后,相比PCL微米纤维膜增加了其断裂强度,同时复合支架无明显细胞毒性,可应用于生物医学领域。     

聚合物静电纺及在组织工程支架中的应用

1.浙江理工大学材料与纺织学院 浙江杭州310018 ;2.浙江大学高分子复合材料研究所 浙江杭州310027;3.浙江大学教育部高分子合成与功能构造重点实验室 浙江杭州310027     

再生丝素蛋白/脱细胞真皮基质共混纳米纤维膜的制备及其性能

为进一步提升再生丝素蛋白(RSF)在生物组织工程中的应用潜力,将RSF与脱细胞真皮基质(ADM)按照不同质量比溶于甲酸制成纺丝液进行静电纺丝。借助台式扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、差式扫描量热仪及CCK8试剂盒对纳米纤维的形貌、微细结构及生物相容性进行研究。结果表明:在固定RSF与ADM质量比为9∶1、纺丝液质量浓度为13 g/mL时,所纺制纳米纤维形态更规整,纺丝状态更稳定;当纺丝液质量浓度为13 g/mL时,随着纺丝液中ADM占比的提高,纺丝液的黏度逐渐上升,可纺性变差; ADM与RSF之间存在相互作用,使共混纳米纤维膜中的部分无规结构逐渐向β折叠结构转变; RSF/ADM共混纳米纤维膜具有良好的生物相容性。     

三维多孔生物可降解聚合物人工食管支架的结构与力学性能

为满足人工食管支架对材料结构与力学性能的要求,以聚乳酸(PLA)和聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)为原材料、圆柱形聚四氟乙烯为模板、氯化钠为致孔剂,制备了三维多孔生物可降解聚合物人工食管支架,并对食管支架的形貌、微观结构及其力学性能进行表征。结果表明:制备的PLA和PLGA人工食管支架具有三维多孔结构,经乙醇处理后,食管支架的长度、管径和孔隙率均有一定程度的降低。PLA和PLGA三维多孔食管支架的微观结构为无定型结构,乙醇处理在一定程度上提升了2种食管支架的结晶度。PLA和PLGA食管支架的断裂强度和缝合强力分别为(2.68±0.46) MPa、(3.68±0.98) N和(1.53±0.21) MPa、(2.21±0.65) N,乙醇处理后,2种食管支架的拉伸强度和缝合强力均有一定程度提升。2种食管支架的缝合强力均超过了食管支架移植时支架所能承受的缝合强力。     

静电纺丝技术的最新进展

静电纺丝技术主要用于纳米纤维的生产。早在1934年,Formhals就在其专利中报道了该项技术。最近几年,研究者们将静电纺丝技术应用于如生物多聚体、工程塑料、导电聚合物、嵌段聚合物、陶瓷和复合原料的纳米纤维生产,得到可控直径的纳米纤维。通过改变纳米纤维之间的排列与堆积方式,可以得到各种复合材料。排列整齐的纳米纤维可用于复合材料、结构增强体、电化学传感材料、骨架和组织工程材料的制造。静电纺纳米纤维膜具有比表面积大、孔隙率高等特点,适合做化学吸附材料和军用、民用的过滤材料。