论文总字数：18832字

摘 要

纳米纤维组织工程支架作为一种新型的创伤敷料由于其良好的吸湿保水性、生物可降解性等性能正成为如今研究的热门，而静电纺丝技术是目前制备纳米纤维的主要手段。本文主要目的是探究聚谷氨酸纳米纤维组织工程支架的制备条件及排列方式对于细胞增殖以及粘附作用的影响。实验方法是将聚谷氨酸改性成降冰片烯功能化的聚谷氨酸（PGA-Nor）与巯基化聚谷氨酸（PGA-SH），与聚氧化乙烯（PEO）以合适的配比制成纺丝液，通过静电纺丝技术利用不同转速的滚筒制备有规则与无规则的纳米纤维膜，再将制备的纳米纤维膜利用紫外光照射加入引发剂I2959对纳米纤维进行交联处理，对纳米纤维做各项性能测试例如表面形貌测试、热重分析、溶胀率测试、细胞增值实验及细胞生长能力测试等。实验结果表明规则的纳米纤维比无规则纳米纤维更有助于细胞的增殖与生长。

关键词：聚谷氨酸 纤维形貌 静电纺丝 细胞粘附作用

The research of the arrangement of poly glutamic acid - based micro - nanofibers and cell adhesion

Abstract

Nanofiber tissue engineering scaffold as a new type of wound dressing because of its good moisture retention, biodegradability and other properties are becoming a popular research. Electrostatic spinning technology is the main means of the preparation of nanofibers. The main purpose of this paper is to explore the influence of the preparation conditions and arrangement of polyglutamic acid nanofibrous tissue engineering scaffolds for cell proliferation and adhesion. In this study, polyglutamic acid was modified into norbornene-functionalized polyglutamic acid (PGA-Nor) and thiolated polyglutamic acid (PGA-SH). The spinning fluid was prepared in a suitable ratio of the polyoxyethylene (PEO) and these two modified polyglutamic acid. The regular and irregular nanofiber membranes were produced by means of electrospinning using different speed drums. The prepared nanofiber membranes were irradiated with ultraviolet light Addition of initiator I2959 to do the nano-fiber cross-linking treatment. The performance test of uncross-linked and cross-linked nanofibers such as surface morphology test, thermogravimetric analysis, swelling test, cell proliferation test and cell growth need to be done. The experimental results show that the regular nanofibers are more beneficial to the proliferation and growth of cells than the irregular nanofibers.

Keywords: Poly glutamic acid; fiber morphology; electrospinning; cell adhesion

目 录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1组织工程支架的研究背景 1

1.2纳米纤维的生物学效应 2

1.3聚谷氨酸基微纳米纤维的选择思路及其制备方法 2

1.3.1聚谷氨酸的选择及其性能 3

1.3.2 聚谷氨酸的改性及原理 3

1.4 静电纺丝技术制备纳米纤维的优点 4

1.5 本文主要研究内容 5

第二章 实验部分 6

2.1 实验试剂 6

2.2 实验仪器和设备 6

2.3 实验方案设计 7

2.3.1材料合成 7

2.3.2核磁表征 8

2.3.3 配制不同浓度的纺丝液 8

2.3.4静电纺丝 8

2.3.5纤维功能化处理 8

2.4 静电纺丝纤维膜性能表征 8

2.4.1 扫描电镜SEM 8

2.4.2热重分析TGA 9

2.4.3溶胀率测试 9

2.4.4细胞生长能力测试 9

第三章 实验结果与分析 11

3.1 组织工程纳米纤维的制备 11

3.1.1实验合成材料核磁表征 11

3.1.2纺丝液配置方案的选择 11

3.2 组织工程纳米纤维性能表征 13

3.2.1 扫描电镜（SEM）与纤维直径分布 13

3.2.2热重分析TGA结果 16

3.2.3溶胀率测试 17

3.3 细胞实验结果与讨论 18

3.3.1 细胞增殖实验结果 18

3.3.2 细胞生长活力测试实验结果 19

3.4 结论 20

第四章 小结与展望 22

参考文献 23

致 谢 26

第一章 绪论

1.1组织工程支架的研究背景

皮肤是人体最大的器官，经过大量研究得出，皮肤具有避免人体受到外界损伤，避免身体水分过度蒸发以及降温排汗等作用，这些作用使得皮肤成为了人体与外界环境的屏障。虽然皮肤的功能多种多样，但是有许多外界伤害例如外界作用力、电流、化学药品、温度较低以及其他一些致使伤害的因素也十分容易对皮肤造成一定程度的伤害，这些方面的原因会使皮肤的整体性受到损害并且还会使皮肤的正常组织产生一定的丢失，这样会导致皮肤的正常功能受损。虽然皮肤自身具有恢复能力能够将自身受到外界损伤的部位恢复至健康状态，但是皮肤的这种恢复能力也有一定的限度，并不能完全杜绝创伤过程中可能发生的不可预知的全身并发症、难愈创面或瘢痕，重度炎症、感染甚至死亡等情况，由此可得，皮肤创伤在临床上属于一种非常常见但十分有挑战性的疾病^[1]。创伤敷料的作用是用来覆盖住创伤表面或其他病变部位，促进组织生长，加速伤口愈合，其基本特征是①止血。②抗菌。③伤口渗出物的吸收。④保护伤口表面。⑤成本低。理想的伤口敷料要求具有良好的生物相容性和可降解性，优良的溶胀率以保持伤口湿性环境，高孔隙率以便于伤口与外界空气流通，同时又能促进创面愈合^[2]。传统敷料如绷带、棉花、纱布等，它们均有不同程度的吸水性，但通透性太高，溶胀率有限，透气透湿性不佳；而且使用量较大，更换较为频繁，易使病人痛苦^[3]。因此，新型敷料的探索与研发在医药领域具有重要意义^[4]。

组织工程支架材料的作用主要是当做细胞外基质的替代物^[5,6]。而适当的组织工程支架材料需要符合下列条件^[7-9]: (1)具有优良的生物可降解性，使用的支架材料可以被成长的组织器官代替并且可以被人体吸收^[10]；（2）具有良好的生物及细胞相容性^[11]；（3）良好的表面生物活性有利于细胞粘附、增殖、分化以及负载生长因子等^[12]。静电纺丝技术特别的改进和提升，使得它最近几年在纳米纤维成型领域取得了显著的成果，并被越来越被人们所重视。静电纺丝技术的运用是建立在传统纺丝技术相对工艺复杂，设备较多，且形成后的纤维直径较大的基础上，伴随纺丝研究方面的力度的逐渐增加，科学技术发展日渐迅速，人们不断发现总结并应用于材料科学领域的一项重大且有意义的技术。这项技术打开了世界材料科学领域在制备纳米纤维方面的一扇大门。

1.2纳米纤维的生物学效应

在天然环境中细胞的胶原纤维束的纤维直径在50nm与500nm之间^[13]，而正是由于胶原蛋白这种类型的纤维结构对于细胞的粘附、增殖、分化以及其他功能的表达都有十分重要的影响^[14,15]，类似该结构的组织工程材料在组织工程的应用过程中可以模拟而诱导组织支架与天然组织更加相似。纳米纤维支架具有高比表面积，这被认为能够增强细胞的粘附^[16]，而增强细胞的粘附作用可以进一步对细胞增殖、分化和其他功能有重要影响^[17]。正是因为有这些优点，组织工程纳米纤维支架使伤口的愈合和组织的再生拥有了更优良的环境，促进细胞的增殖与粘附作用，比传统支架更优良。

请支付后下载全文，论文总字数：18832字