聚己内酯/聚乙二醇大孔径纳米纤维膜的制备及其在组织工程支架中的应用

为使细胞在静电纺纳米纤维支架上得到更佳的生长与黏附,采用改进的静电纺丝装置制备具有良好生物相容性的聚己内酯(PLC)/聚乙二醇(PEG)大孔径复合纳米纤维膜,探究纺丝溶液中溶质质量配比与溶液质量分数对纳米纤维膜形貌及性能的影响,确定最佳工艺参数;将最佳工艺条件下制备的纳米纤维膜初步应用于组织工程,并与传统静电纺丝装置制备的纤维膜进行细胞相容性对比分析。结果表明:当PLC和PEG的混纺质量比为80∶20,纺丝溶液质量分数为25%时,获得的PCL/PEG大孔径纳米纤维膜质量最好;与传统静电纺PCL/PEG纳米纤维膜相比,PCL/PEG大孔径纳米纤维膜更利于细胞的生长和增殖,更适合作为组织工程支架材料。     

多孔聚乳酸/醋酸纤维素电纺支架的制备与生物相容性研究

以聚乳酸（PLA）和醋酸纤维素（CA）为溶质,选择二氯甲烷（DCM）和丙酮作为溶剂,通过静电纺丝技术制备多孔PLA/CA纤维。使用SEM对纤维形貌及表面结构进行观察,对纤维膜采用PDL进行表面修饰,并通过XPS分析纤维支架表面元素,将PC12细胞接种在纤维支架上,培养48 h后利用MTT法测定细胞在支架上的增殖水平。该文对无孔PLA/CA纤维、多孔PLA/CA纤维及改性后的纤维进行体外细胞增殖实验,探究多孔结构对组织工程支架的影响。结果表明,以DCM/丙酮为溶剂成功制备多孔PLA/CA纤维,这是因为这2种溶液沸点较低,在纺丝过程中由于热致相分离形成相互贯通的三维孔。多孔纤维对PDL的吸收能力强于无孔纤维,所以能够更好地促进PC12细胞的增殖。该研究表明具有多孔结构的纤维支架更适合组织工程应用。     

聚乳酸/胶原蛋白取向纳米纤维支架的性能

为研究取向纳米纤维的性能及取向纳米纤维对细胞生长的引导作用,利用可降解的聚乳酸和胶原蛋白为原料,通过静电纺丝方法制备了随机和取向排列的聚乳酸（PLLA）、聚乳酸 ∕ 胶原蛋白（PLLA ∕Coll）纳米纤维支架材料。利用扫描电镜、红外光谱仪等研究了纳米纤维的形态结构、化学性能和力学性能等,并在其表面培养间充质干细胞（MSCs）,研究细胞在不同的支架表面的生长形态。结果表明：取向纳米纤维具有较细的纤维直径,各向异性的结构性能,平行于纤维排列方向的润湿性能和优于垂直于纤维排列方向的断裂强度。复合 PLLA ∕ Coll 支架表面含有细胞识别基团,能增强细胞的黏附和增殖,培养在取向 PLLA ∕ Coll 纳米纤维支架上的 MSCs 呈现取向的纺锥形态,与体内 MSCs 的形态更类似。     

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。     

PLGA/PLA共混纳米纤维膜的结构与性能

 为制备组织工程支架材料,以具有优异生物相容性的PLGA和PLA为原料,通过静电纺丝法制备PLGA/PLA共混纳米纤维膜。通过扫描电镜、流变仪、TG-DSC热分析和电子强力仪测定共混纳米纤维膜的形貌结构、微细结构和力学性能。结果表明：通过静电纺丝法可成功制备PLGA/PLA共混微、纳米级纤维膜。随着PLA共混比例的提高,纺丝液的黏度逐渐提高,使得纳米纤维的直径增大、分布均匀、孔径增大、孔隙率减小;热分析结果表明随着PLA共混比例的增大,支架的结晶度和结构稳定性提高;随着PLA共混比例的增加,支架的断裂强度增加,伸长减小;可通过调节PLGA和PLA的共混比例达到调控支架材料的结构与性能,以满足不同组织工程支架的要求。     

静电纺聚乳酸纤维毡的微观结构及力学行为

通过静电纺丝可以制备由直径为数微米的聚乳酸纤维构成的多孔状材料。在确定纺丝工艺条件的基础上,分析接收基底对PLA纤维毡微观结构和力学性能的影响。研究结果表明:质量分数为11%的聚乳酸/二氯甲烷溶液可以利用静电纺纺出连续光滑且比较均匀的纤维;当以纳米级的静电纺丝素或锦纶纤维毡为基底时,可以使PLA纤维的分布均匀化,同时纤维的直径下降;经过复合后,PLA复合纤维毡承受负荷的能力得到了很大提高。     

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。     

静电纺纤维在生物医药应用领域的研究进展

随着人们对纳米纤维材料特殊性能和高度适应性认识的不断提高,越来越多的研究在关注纳米纤维的制备方法。其中,静电纺丝技术是一种操作简单、原料适应性广且易于实现规模化生产的纺丝方法。静电纺纳米纤维具有较高的比表面积及孔隙率,在生物医药领域有着广泛的应用。介绍生物医药应用领域静电纺纤维的研究状况,着重阐述静电纺技术在组织工程支架、药物控释、创伤敷料、生物酶固定化、生物传感器及医学诊断应用等方面的最新研究进展。     

柞蚕丝素/聚乳酸纳米纤维纱的制备及其生物学性能

为制备力学性能好、可加工性好、生物学性能好的骨组织支架材料,利用双重共轭静电纺装置制备了四种不同成分比例的柞蚕丝素（TSF）/聚乳酸（PLA）纳米纤维纱线。分别用SEM、红外光谱和细胞体外培养表征了纱线的形态、二次结构和生物学性能。结果表明：TSF含量为溶质的10%时,成纱的条干均匀,毛羽较少,纱线中纤维直径较小,机械性能有所改善。体外的细胞培养不同时间,TSF含量为溶质的10%的复合纳米纤维纱(PLTF)支架材料上的细胞具有较好的细胞形态和较多的细胞数量。因此,PLTF支架材料能够作为合适的支架用于骨组织工程。     

能承受生理环境的复合管技术架的研究

大量具有理想性能的血管支架已被制备并用于临床。然而，当在高压、流动的生理环境下，许多支架的性能不能长久维持，它们最终会因快速降解、不能抵抗切变应力等原因而失效，因此就迫切需要研制一种可以适应这些条件直到血管组织在体内成熟的耐用支架。本研究通过静电纺丝法构建PCL（聚己酸内酯）／胶原蛋白复合管状支架，测定其形貌结构、生物力学性能及生物性能。该PCL／胶原蛋白复合支架由直径约520nm的纤维组成，拥有较好的断裂强度（4．0±0．4）MPa和足够的弹性（2．7±1．2）MPa，其爆破压强达（4912±155）mmHg，已远高于单一PCL血管支架和人体血管；在复合管状支架内层种植小牛血管内皮细胞（bECs），在外层种植小牛平滑肌细胞（bSMCs），结果显示在复合血管支架的外层和内层分别形成连成片的细胞层。实验表明复合血管支架具有良好的生物相容性和长期抵抗高压流的生物力学性能，并可为细胞提供良好的生长环境。     

静电纺丝蛋白基纳米纤维的研究进展

蛋白质不仅能为人类提供必需的营养,同时具备良好的加工及应用特性。蛋白基纳米纤维因其高比表面积而被广泛应用于营养递送、空气过滤、生物医药和组织工程等领域。静电纺丝（电纺）技术作为一种简单有效、成本低廉的纳米纤维有效制备手段,为蛋白基纳米纤维的进一步应用提供了技术保障。本文从电纺蛋白基纳米纤维的制备过程、电纺条件（流速、电压、接收距离等）对纤维形貌的影响、静电纺丝蛋白基纳米纤维的应用（食品工业、药物载送、组织工程、空气过滤）等方面进行了综述,并展望了蛋白基纳米纤维的潜在研究方向,以期为静电纺丝蛋白基纳米纤维的可控构建、功能特性的改善以及静电纺丝的产业化研究和应用提供参考。     

有机醇处理对PLA／丝素复合纳米纤维的影响

以甲醇、乙醇分别处理静电纺PLA/丝素复合纳米纤维,采用SEM观察处理前后纤维的形貌;用IR测定其微细结构;并对其力学性能与溶解性能进行测试.在纤维膜上进行小鼠胚胎成纤维细胞(3T3)培养实验.结果表明:有机醇处理后的纤维直径变粗;PLA/丝素复合纳米纤维中丝素分子构象向β折叠结构转变,结晶度提高;断裂功明显增大;在水中的溶失率显著减小;且甲醇处理优于乙醇.3T3细胞在纳米纤维膜上黏附、生长和增殖情况良好.     

串珠纤维对静电纺纤维复合滤纸结构和性能的影响

本研究制备了静电纺串珠纤维复合滤纸和静电纺纳米纤维复合滤纸,对其微观形貌和孔径等结构特性以及过滤阻力、过滤效率和容尘量等过滤性能进行了分析。结果表明,静电纺串珠纤维复合滤纸和静电纺纳米纤维复合滤纸的纺丝层纤维平均直径接近,分别为225、250 nm。通过控制纺丝时间使二者的初始过滤阻力相近时,静电纺串珠纤维复合滤纸过滤效率为73.1%,静电纺纳米纤维复合滤纸过滤效率为38.2%。相同测试条件下,静电纺串珠纤维复合滤纸阻力上升速度比静电纺纳米纤维复合滤纸慢,达到相同终止阻力时,静电纺串珠纤维复合滤纸的作用时间更长、容尘量更大,二者的容尘量分别为119.29、96.23 g/m~2;并采用仿真模拟软件GeoDict建立模型,探究了两者阻力变化情况和容尘量的差异。     

静电纺PLA/丝素-明胶管状支架的结构与性能

为研制组织工程小口径血管,以良好生物相容性和生物可降解性的聚乳酸(PLA)、丝素蛋白、明胶为原料,通过静电纺丝法,以高速旋转的滚轴为收集装置,构建了外层为PLA纤维和内层为丝素-明胶纤维的PLA/丝素-明胶复合管状支架(直径为4.5mm)。采用扫描电镜观察该管状支架的形貌结构;测定其孔隙率及生物力学性能,并在该支架上进行人脐静脉内皮细胞(HUVECs)培养实验。结果表明：PLA/丝素-明胶复合管状支架具有较高的断裂强度和较好的柔软性,爆破强度远高于人体的正常血压;支架具有多孔结构, SEM照片显示HUVECs在支架上分化、增殖、生长状态良好。     

静电纺高效防尘复合滤料的制备及其性能

为获得无毒无害高效防尘口罩的过滤材料,采用静电纺丝技术制备直径为（0.088±0.01）μm的锦纶6∕ 壳聚糖（PA6/CS）共混纳米纤维,与丙纶熔喷非织造布复合形成高效防尘复合滤料,研究了静电纺丝时间对复合滤料表面形貌、孔径及其分布、过滤性能和透气透湿性能的影响。结果表明,静电纺（PA6/CS）纳米纤维层可显著提高丙纶熔喷非织造布的过滤效率,静电纺丝 90 min 后复合滤料对 NaCl 气溶胶的过滤效率达到99%以上,明显高于丙纶熔喷非织造布的过滤效率（29%）,但是随着静电纺丝时间的延长,复合滤料的孔径、过滤阻力和透气性能明显下降,而透湿性能变化不明显。     

超吸水静电纺纤维毡的制备及性能研究

采用过硫酸钾作为引发剂,通过自由基聚合将丙烯酸、丙烯酰胺共聚,接着加入戊二醛制成纺丝原液,再通过静电纺丝工艺制备纤维毡,然后在150℃下经4 h的戊二醛热交联获得超吸水静电纺纤维毡。采用傅里叶红外光谱仪研究超吸水静电纺纤维毡的纤维表面化学结构,采用扫描电镜研究不同纺丝电压、不同推进速度对超吸水静电纺纤维毡的表面形貌及纤维直径的影响,采用称重法研究纤维直径及其分布对超吸水静电纺纤维毡的吸液性能和保水性能的影响。结果表明:当纺丝电压为20 kV、推进速度为15.0μL/min时,纤维可纺性好且成纤均匀,所得超吸水静电纺纤维毡对去离子水和质量分数为0.9%的NaCl溶液的吸液倍率分别达到116和94,且30℃下保水性能良好。     

静电纺PA 6纳米纤维膜的力学性能研究

利用静电纺丝可形成由纳米级纤维组成的纳米纤维膜,由于该膜孔径小并具有高比表面积和高孔隙率,可用作组织工程支架、传感器感知膜、过滤材料和防护材料等。静电纺纳米纤维膜的力学性能对其适用性和耐用性有重要影响。以PA 6甲酸溶液进行静电纺丝,研究了纺丝液喂入速度和纺丝距离对静电纺PA 6纳米纤维膜力学性能的影响。结果表明:纺丝液喂入速度较低时,形成的纳米纤维膜力学性能差;纺丝距离增大时,纳米纤维膜的断裂强度降低;PA 6溶解于98%甲酸中配制成13%(质量分数)纺丝液,在喷嘴口径0.9 mm、电压30 kV下进行静电纺丝,纺丝液喂入速度在0.2～0.3 ml/h、纺丝距离为8～10 cm时可获得具有良好力学性能的PA 6纳米纤维膜。     

静电纺聚己内酯纳米纤维复合滤膜的制备及性能

通过静电纺丝方法制备不同质量分数的聚己内酯(PCL)纳米纤维,开发高效低阻的纳米纤维复合滤膜。利用扫描电镜(SEM)、透气性测试仪和自动滤料测试仪测试纳米纤维复合滤膜的微观结构、透气性能和过滤性能。结果表明,溶液质量分数和纺丝时间对纳米纤维滤膜的透气性和过滤性均有影响。随着纺丝时间的增大,纳米纤维滤膜的厚度增大,其透气率降低,但过滤效率和阻力压降都呈现增大趋势;随着溶液质量分数的增大,纳米纤维滤膜的透气率先减小后增大,而过滤效率和阻力压降却呈现先增大后减小的趋势。质量分数为14%的PCL溶液纺制10min得到的滤膜和12%的溶液纺制20min得到的滤膜高效低阻,适合作为空气过滤材料。     

间隔导电板法纺丝参数对聚己内酯纳米纤维取向的影响

为研究纺丝参数对纳米纤维取向的影响,采用改进的间隔导电板法制备聚己内酯(PCL)取向纳米纤维膜,其中,PCL的质量分数为12%,溶剂是体积比为5∶1的二氯甲烷与N,N-二甲基甲酰胺混合溶液。通过偏光显微镜观察PCL纳米纤维取向度,并对PCL纳米纤维取向度进行了数据分析,探讨了纺丝距离和铜板间距2个参数对纤维取向的影响。结果表明:PCL纳米纤维的取向度会随着纺丝距离的增大而减小,但纺丝距离过小会导致纤维膜的取向度降低;随着2块铜板间距的增加而增大,且当铜板间距增加到某个值后,纤维膜的取向度趋于稳定值。     

提高静电纺纳米纤维力学性能的方法

针对采用常规静电纺丝方法制得的纳米纤维力学性能相对较差的问题,综述了提高静电纺纳米纤维力学性能的三种方法:提高纳米纤维定向排列程度、提高大分子链取向度和制备加捻纱,可为进一步开发性能优异的静电纺纳米纤维提供参考。