再生丝素蛋白左旋聚乳酸——聚己内酯共聚物复合纳米纤维膜支架的制备及性能研究知识讲解.docx

此文档收集于网络，如有侵权请联系网站删除浙江理工大学硕士学位论文再生丝素蛋白左旋聚乳酸聚己内酯共聚物复合纳米纤维膜 支架的制备及性能研究中文摘要本文首先通过静电纺丝法制备天然交联剂京尼平交联再生丝素蛋白纳米纤维多孔膜， 并对其形貌、结构以及力学性能进行研究。发现随着京尼平含量的增加，纳米纤维直径逐 渐变大，形貌变得粗细不均，且交联程度逐渐增大，材料的热性能逐渐提高，常温下的力 学性能也逐渐增强。当京尼平含量为10时其力学性能较好，其断裂强度为196MPa，但 对于断裂伸长率的提高效果并不明显。体外细胞培养实验表明京尼平的加入对于L929细胞 无毒副作用。为了进一步提高静电纺丝素蛋白纳米纤维膜的力学性能，以满足不同组织工程支架的 要求，选用了高聚物左旋聚乳酸-聚己内酯共聚物P(LLACL)】与丝素蛋白按不同混比共混， 利用静电纺丝法制备左旋聚乳酸-聚己内酯共聚物P(LLA-CL)丝素蛋白共混纳米纤维膜。 结果表明，随着随着丝素蛋白含量的减少，纤维直径变大，均匀度变差。随着P(LLACL) 含量的增多，共混膜的热性能提高，力学性能也提高较多，但由于P(LLACL)的憎水性， 材料的细胞相容性受到一定的影响。为了提高材料的力学性能同时能保持较好的生物相容性，通过同轴静电纺丝法制备丝 素蛋白P(LLACL)皮芯结构复合纳米纤维膜，并将为了进一步提高复合纤维膜的力学性 能，将材料的芯层中混入多壁碳纳米管(MWCNTs)，并探讨了MWCNTs的含量对于其力学性能的影响，结果表明，随着MWCNTS含量的增多，其热性能提高，当MWCNTs的质量 分数为1O时，MWCNTs在纳米纤维中分散较均匀，其纳米膜的力学性能也最好，且 MWCNTs的混入有利于提高纳米膜的生物相容性。最后，通过对皮层、芯层浓度以及芯层纺丝流率等参数的探讨，得出制备形貌较好的 丝素蛋白P(LLA-CL)皮芯结构复合纳米纤维膜的最佳工艺参数：皮层浓度为8，芯层浓度为2，芯层纺丝流率为O008mLmin。而提高芯层浓度或者芯层纺丝流率都能提高材料的力学性能，当芯层混入1O的MWCNTs时，材料的力学性能较好，断裂强度为187MPa， 断裂伸长率为50。并通过细胞实验表明，丝素蛋白P(LLACL)皮芯结构复合纳米纤维支 架有利于细胞的粘附和生长，因此在组织工程支架领域具有一定的应用前景。 关键词：丝素蛋白；左旋聚乳酸聚己内酯共聚物：静电纺丝；皮芯结构；力学性能；生物 相容性此文档仅供学习和交流浙江理工大学硕士学位论文Study on the preparation and properties of regenerated silk fibroin poly(L-lactic acidCO-一caprolactone)composite nanofibrous membrane seaffoIdsAbstractIn this study,the ultrafine silk fibroin(SF)which is CROSSlinked by Genipin fibrous membranes were prepared by electrospinningThe morphology,structure and mechanical properties of the ultrafine fibrous membranes were investigatedIt was found that the diameter ofnanofibcr became larger,the morphology became nonuniform，the cross-linking dgree wasincreased,the thermal behavior Was improved and mechanical properties at ordi肋巧 temperatures vvitll increasing of content of genipinWhen the content of genipin is 1 0，the mechanical properties Was good,and the breaking stress was 1 96MPa,but the breaking strain was not improved obviouslyThe ultrafine fibrous scaffolds were non-toxic for L929 cell which was proved by the experiment of cell cultivation in vitroTo improve the mechanical properties of electropun silk fibroin nanofiber membranes futher, we chose poly(L-lactic acid-co-caprolactone)blend silk fibroin with different mass ratios to fit the defference of the tissue engineer scaffoldSFP(LLA-CL)blend composite nanofibrousmembranes Was prepared by electrospinningThe result showed that the diameter of nanofiberwas became larger and the morphology became nonuniform witll wi也increasing of P(LLA-CL)As a msultthe thermal behavior of the blend membranes was advanced and mechanical properties was improvedHowever,the nanofiber membrane Was not good for cellcompatibility because of the hydrophobicity of P(LLA-CL)To improve the the mechanical properties of nanofibcr membranes and also keep the good cell compatibility，we prepared SFP(LLA-CL)shellcore composite nanofiber membranes by COelectrospinningTo improve the mechanical properties of composite membranes如ther MWCNTs was mixed with P(LLA-CL)and discuss the effect of the content of MWCNTs to the the mechanical propertiesThe result showed that the thermal behavior Was advanced with the increasing of the content of MWCNTsWhen When the content of MWCNTs is 1O。the MWCNTs disperse uniformly in the P(LLACL)and mechanical properties was bestThe blendind of MWCNTs Was better for cell compatibilityAt last we got the technological parameters of preparing SFP(LLACL)shellcore浙江理工大学硕士学位论文composite nanofiber membranes best by discussing the affected by core flow rate，co心and shell concentrationsThe results revealed that composite nanofibers witIl uniform morphology and integrated shellcore structure were obtained when shell and core concentrations WCle 8and2respectively and core spinning rates was 0008 mlminAnd increase the core concentrations or core flow rate would improve the mechanical propertiesWhen blending the 1OMWCNTs to the core，the mechanical properties was advanced luther,the breaking stress was 1 87MPa and the breaking strain was 50the result of experiment of cell culture showed that SFP(LLA-CL) shellcore composite nanofibcr membranes was good for cell adhere and proliferationAs a result,they have great application potential in tissue engineering scaffoldsKeywords：Silk fibroin；Poly(Llactic acid-co-g-caprolactone)；Electrospinning；Shell-corestructure；Mechanical properties；BiocompatibilityIII浙江理工大学硕士学位论文第一章绪论11引言近年来，制备纳米材料的纳米技术作为一种最具有市场应用潜力的新兴科学技术，其 潜在的重要性毋庸置疑。纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等 四类。纳米纤维作为纳米材料的一种通常具有更强的优势。我们知道当纤维的直径从微米 级转变到纳米级时，其性质就会发生意想不到的变化。纳米纤维的比表面积极大，是普通 微米纤维的1000倍以上，且纵横比较高、与其他物质的互相渗透力极强。因此在许多重要 领域有着不可限量的潜能。一方面，纳米纤维的广泛应用，对纳米纤维的制备技术提出了 新的更高的要求，同时也为纳米纤维制备技术的发展提供了新的发展空间；另一方面，纳 米纤维制备技术的不断创新与发展，也使得纳米纤维的种类不断更新，其性能和功能也得 以进一步的体现和应用。目前纳米纤维广泛应用在服装、食品、医药、能源、电子、造纸、 航空等领域，特别是在产业用纺织品领域将有更大作为【11。而静电纺丝法则是一种简单、快速而高效的制备纳米亚微米纤维的技术，其设备简 单易操作。静电纺丝得到的无纺布有孔隙率高、比表面积大和均一性等优点，使得其能够 在生物材料【21、过滤材料131、传感器材料吲等方面有很好的应用前景。丝素蛋白是一种源于蚕丝的天然高分子蛋白质【5】，其含量占蚕丝的7080，含有18 种氨基酸，其中的11种为人体必需氨基酸：另一方面，丝素蛋白对人体无毒害作用，安全 可靠，具有良好的生物相容性，适于开发成功能性材料【6】。而左旋聚乳酸(PLLA)与聚己 内酯(PCL)的共聚产物具有两者各自的优点，如机械强度高、韧性好、具有合适的降解 速率以及较好的生物相容性，目前已受到越来越广泛的关注，在生物医学领域具有一定的 应用前景。利用静电纺丝法以及同轴静电纺丝法制备交联改性的再生丝素蛋白纳米纤维膜、利用 多壁碳纳米管(MWCNTs)增强的左旋聚乳酸聚己内酯共聚物P(LLA-CL)】纳米纤维膜以 及再生丝素蛋白左旋聚乳酸聚己内酯共聚物复合的纳米纤维支架材料，考察其在组织工程 中的初步应用。相关背景综述如下。12组织工程支架组织工程学(Tissue Engineering)rq又称再生医学，是近年来逐步发展起来的-I新 学科，是材料学、工程学以及生命科学共同发展并相互融合的产物，其基本思路是先在体浙江理工大学硕士学位论文外分离、培养细胞，后将一定数量的细胞接种在具有一定空间结构的支架上，并且通过细 胞间的黏附、生长繁殖及分泌细胞外基质，从而构成一定结构及功能的组织或器官，用于 代替坏损的组织或者器官的一部分或者全部的功能f8】。在组织工程中的三大基本要素是组织工程支架、种子细胞以及组织构建。而构建人体 组织或器官涉及种子细胞在生物反应器中大规模培养和繁殖，生物力学信号施加以及生长 因子等化学信使的控制释放等关键技术。其中，支架材料在组织工程研究领域中起核心作 用，它不仅可以为特定的细胞提供结构支撑的作用，还可以起到模板的作用，引导组织再 生以及控制组织结构。因此，用于组织工程的支架材料既是组织工程的基础，又是组织工 程成败的关键，所以说寻找一种既具有良好的生物相容性以及生物降解性又具有一定的形 状以及连通三维多孔结构的支架材料是组织工程领域的一个重要研究课题。组织工程支架材料是一种可以为构建组织细胞提供一个三维支架，它不仅有利于细胞 的粘附、增殖以及分化，同时为细胞生长和繁殖提供了合适的外部环境。因此除了满足一 般生物医学材料的要求外，组织工程学所需要的理想支架材料还应符合以下要求19】：(1)具有良好的生物相容性，无明显的细胞毒性、免疫排斥以及炎症反应，不会因 邻近组织而受到排异；(2)具有合适的孔尺寸、较高的孔隙率以及相连通的孔形态，可以有利子细胞的粘 附、增殖以及细胞外基质的形成、氧气及营养的传输、代谢产物的排泄，同时还有利于血管和神经的内长入；(3)具有可降解性以及一定的降解速率，当移植的细胞或组织在被植入体内存活时， 支架材料可以自行降解，降解速率能与细胞和组织的生长速率相匹配；(4)具有较高的比表面积、合适的表面理化性质以及良好的细胞界面关系； (5)具有一定的结构强度，且与植入部位组织的机械性能相匹配，能在体内保持结构稳定性及完整性；(6)具有理想的二维或三维结构，便于加工成所需的组织或器官形状，且移植到体 内后能保持固有形状。组织工程是近些年逐步发展起来的新兴学科，支架材料作为组织工程领域的关键因 素，其研究也得到了迅猛发展，涵盖了天然生物材料及人工合成高分子材料两大类。而人2浙江理工大学硕士学位论文们对于组织工程相关产品的迫切需求，也将吸引更多优秀的研究人员致力于组织工程领域 相关产品的开发。13静电纺丝131静电纺丝原理静电纺丝法又称静电纺，是目前为止制备纳米级或亚微米级纤维最为有效而简便的方 法，它由Formhals1伽于1934年首次申请了关于静电纺丝的专利，并设计了第一套静电纺 丝装置。该装置如图11所示。静电纺丝装置由三部分组成，即储液器、高压电源以及收 集装置。1964年，Taylor以完全导电的液体为模型【】，他认为液体静电雾化时，喷嘴尖端会形成一个锥形液柱泰勒锥(Taylor cone)，并分析解决了弯月形锥形液柱中的力平衡 问题，发现在临界电压下的半锥角为493度，当电压继续增大，突破临界电压时，形成的 电场力就会克服聚合物液滴表面的张力以及粘滞力，使聚合物液滴产生一股不稳定的喷射 流，在电场力继续作用下，喷射流被迅速牵伸，沿着不稳定的螺旋轨迹运动，同时溶剂挥 发、熔体固化，纳米纤维逐步形成，并最终固积在收集装置上。”帅”一HK】h Vf)loe Power!；unolV岫研。d口匿I】要歪至工132影响静电纺丝的因素 影响静电纺丝的工艺参数有很多种，大体可分为两个方面：(1)过程参数的影响：纺丝电压【1 21、纺丝距离【13】、纺丝液流量【12l、喷丝头内径141以及环境参数【15】。(2)纺丝液性 质的影响：浓度和黏度【16l、纺丝溶剂117J、溶液表面张力【】8】、高聚物分子量【1 91、添加物【20J 等。在上述的各种影响因素中，浓度和黏度、纺丝溶剂、高聚物分子量、添加物、纺丝电 压、纺丝距离以及纺丝流量这些影响因素对于静电纺丝的影响较大，而目前已有大量文献 12t-25报道这些因素是如何影响静电纺丝过程的，而其他影响因素的研究成果目前报道还较3浙江理工大学硕士学位论文少。Ca01261等研究发现随着再生丝素蛋白纺丝液浓度从11提高到17，制备得到的纳米 纤维直径也相应的从210nm-b30nm提高到490nrn1-60nm。而随着盐的加入，即增加溶液的 导电性，制备得到的纳米纤维直接也从490nm：e60nm逐渐减小到120nm-t：20nm。增大纺丝 距离，纤维直径变细。133同轴静电纺丝采用静电纺丝法可以制备多种不同材料的纳米纤维。目前除研究各种纺丝参数对于制 备纳米纤维的影响因素外，很多研究都致力于对纺丝装置的改进研究【27-30。Fundal31】等将 喷丝头改装成滚筒式纺丝头，如图12所示，可提高纺丝产量。另外可通过改变接受装置 可收集到定向排列的纳米纤维。Danl32】等用有一定转速的滚筒作为收集装置，代替平板接 收装置，可得到定向排列的PCL胶原蛋白共混纳米纤维，结果表明定向排列的纳米纤维 膜更有利于细胞的粘附和增殖。目前，同轴静电纺丝法【33】是在传统静电纺丝法的基础上逐 步发展起来的一种新型静电纺丝方法。JIN蚓等用壳聚糖(CS)聚乙烯醇(PVA)共混溶 液作为芯层纺丝液，用聚甲基乙撑碳酸酯(PPC)溶液作为皮层纺丝液，利用同轴静电纺 丝法制备得到了CSPVA-PPC核壳结构纳米纤维膜，利用扫描静电(SEM)以及透射电镜 (TEM)观察不同芯层以及皮层纺丝流率对于纳米纤维皮芯结构形貌的影响，并利用傅里叶变换红外光谱仪(丌瓜)表征皮层中已成功混入羟基磷灰石(HA)。(b)llllg啊C钟柏oed d-圈12滚筒式纺丝头尊电妨丝装置：(a)示意圈：(b)妨簋过程照片 与传统静电纺丝法比较，同轴静电纺丝法的独特之处在于喷丝头(spinneret)的设计，因为同轴静电纺丝大多采用复合式喷丝头，即由同芯的两个毛细管嵌套而成，这样的设计 可以使内、外层毛细管之间存在一定的缝隙以确保皮层纺丝液流动畅通。在纺丝过程中内 外层纺丝液在各自适当的纺丝流率下经过各自的毛细管道，在喷丝口处逐渐形成复合液 滴，而复合液滴在电场力作用下克服液滴的表面张力逐渐形成锥形流体，进而形成连续的4浙江理工大学硕士学位论文喷射流【35】。同轴静电纺丝装置如图13所示。圈13同轴静电纺丝装置14丝素蛋白的静电纺丝以及在组织工程支架中的应用141丝素蛋白的组成、构象及性质 丝素蛋白(SF)是一种资源丰富、性能优良的生物医用材料【361，具有良好的生物相容性【37】和可降解性1381，蚕丝经过脱胶后即为丝素蛋白，它主要由甘氨酸(Gly约占43)、 丙氨酸(Ala约占30)以及丝氨酸(Set约占12)三种氨基酸构成。丝素蛋白通常具有三种构象，即无规结构、a螺旋结构(Silk I)以及13折叠结构(Silk II)。在a螺旋结构中每隔36个氨基酸残基螺旋上升一圈，在螺旋体中氨基以及羧酸基侧链向外延展，相邻的螺旋圈之间形成氢键，氢键的取向与中心轴相平行。而13折叠结构是 一种肽链非常伸展的结构，肽链层层排列，靠相邻肽链上的氨基和羧酸基形成氢键来维持 其结构的稳定。而a螺旋结构一种是水溶性、无规卷曲结构，经过加热、甲醇【39】等后处理 很容易变成p折叠结构。经研究发现丝素蛋白的结晶区多为排列密实的13折叠结构，易在 水中发生膨胀而不溶解，不溶于乙醇溶液【柏】。丝素蛋白具有一定的力学性能、生物相容性、控制生物降解性、易加工性【4ll，可通过 部分氨基酸上的氨基以及侧链的化学修饰来改变材料表面性制421，并且丝素蛋白在体内具 有较低的炎症反应以及良好的氧气渗透性、水渗透性，且价格低廉，来源丰富。丝素蛋白 种种优点使其从传统的纺织领域逐渐向其他领域发展，特别在生物医学领域有着非常广阔 的应用前景【434卯。142静电纺丝素蛋白的物理及化学改性 因为丝素蛋白是从蚕丝溶解液中经过脱胶处理后提纯出来的，二级结构已发生转变461，这就导致了丝素蛋白在机械性能方面存在着一些缺陷，所以要解决这一问题，必须对其改性，使力学性能满足组织工程支架的要求，同时不能影响其生物相容性。因此，用静S浙江理工大学硕士学位论文电纺丝法制各丝素蛋白纳米纤维膜时，往往在装置、工艺以及原料上做一些改变和处理， 这样才能达到提高材料机械性能以及提高其生物相容性的目的。1421混入碳纳米管等无机物进行改性Milind Gandhit47】等用超声法将质量分数为1的碳纳米管(CNTs)掺入到丝素蛋白 (SF)纺丝液中，制备了SFCNTs共混纳米纤维膜，因为CNTs具有高强度、高模量的特 性，且CNT的混入可诱导sF发生结晶，用FT-IR检测出含有CNTs的SF的二级结构中13 折叠结构的百分含量为“，提高2。而模量从纯纺丝素蛋白纳米纤维膜的14067+ 221MPa提高到633841294MPa，强度也从618O3MPa提高到138909MPa，因此 加入CNTs的SF纳米纤维膜的强度和模量较纯纺SF纳米纤维膜均有所提高。而将SFCNTs 混纺纳米纤维膜经过甲醇处理及牵伸之后，模量和强度都相应提高。同时CNTs的加入提 高了纤维的电导性，有利于细胞的生长和繁殖。Minsung Kang 148】等将质量分数为002的多壁碳纳米管(MWCNTS)混入丝素蛋白(SF)纺丝液中，通过静电纺制备了MWCNTsSF 共混纳米纤维膜，通过SEM观察到MWCNTs的混入促使纳米纤维表面出现微小的突起。 TEM结果表明MWCNTs随纳米纤维轴向排列，且分布均匀。拉曼光谱分析后发现， MWCNTS的加入不会改变丝素蛋白分子的形态和结构。拉伸测试结果表明加入MWCNTs 的SF纳米纤维膜的断裂强度提高了493，但是断裂伸长率有所下降。1422混入胶原蛋白、明胶、壳聚糖、异源丝素蛋白及丝胶等天然高聚物Juan Zhou49】等将水作为纺丝溶剂，成功制备胶原蛋白(COL)丝素蛋白(SF)共混 纳米纤维膜，随着纺丝液浓度的增加，纤维直径变大，形貌逐渐发生变化。胶原蛋白含量 的变化可影响纳米纤维的结晶度及直径，过多胶原蛋白的混入会促使纤维形貌呈带状，结 晶度略微下降，但含水率和应力无变化。当GOL和SF的质量比10100时，SF的结晶度 最大，二级结构中含13折叠结构的区域面积也最大。Manunya Okhawilait50】等用丝素蛋白(SF)和白明胶(gelatin)共混制备纳米纤维膜。 通过调节电压以及SFgelatin的共混比来改变纤维的形貌、直径及其分布。通过EDCNHS 混合试剂对SFgelatin共混纳米纤维膜进行交联处理后，发现SF的二级结构从无规线团状 和a螺旋状结构向13折叠状结构转变，因而其降解速率减慢，力学性能有所增强。Won Ho Park51】等将壳聚糖(CS)和丝素蛋白(SF)的共混纺丝液进行静电纺丝，当 SFCS的质量比为7030时，可制备连续的纳米纤维，随着CS含量的增加，纤维直径大小 从450hm逐渐降低到1 30nm，用甲醇处理后的纯纺SF纳米纤维膜与用甲醇处理后的CSSF6浙江理工大学硕士学位论文共混纳米纤维膜进行对比，发现CSSF共混纳米纤维膜中SF从无规结构向13折叠型结构 转变速度稍快一些，因为CS的刚性键通过分子与分子之间的作用力加快SF的二级结构转 变速度。Zhangl52】等将桑蚕丝丝素蛋白(SF)与榨蚕丝丝素蛋白(TSF)共混，将质量比不同 的SFTSF纺丝液进行静电纺丝制各得到共混纳米纤维膜。通过FT-IR和DTG测试，结果 表明SF与TSF不能共混，且不能形成共晶结构，有各自独立的晶区。由于TSF有较强的 电导性，随TSF含量的增加，纤维逐渐变细。XRD结果显示当sF质量分数在60以上时， SF可改变TSF的结晶性。当TSF的质量分数低于40时，TSF由无规型结构向13折叠型 结构的转变的趋势被终止。DTG测试结果表明虽然sF的结晶性低于TSF，但当SF与TSF 混纺时，SFTSF共混纳米纤维膜有着相对较高的分解温度，即结晶区域面积较大。用MSCs、 VECs以及神经细胞在SFTSF纳米纤维膜上的生长情况证明了SFTSF纳米纤维膜有利于 细胞的生长和繁殖。Chang Seok Kit531等将丝胶(SS)与丝素蛋白(SF)共混后配成纺丝液，将纺丝液进 行旋转剪切后静电纺丝。在剪切作用下，SSSF共混纺丝液中SF的分子链排列较规则，呈 B折叠结构。由于SS与SF之间存在着氢键，使SS与SF分子之间的作用力增强，在剪切 力作用下，SS分子将无规缠结的SF分子链拉直。因此，当SF与SS共混时，在剪切力作 用下，SF分子链更容易取向。通过FT-IR、CD以及13C-NMR分析结果表明，SSSF共混 纺丝液受到剪切力作用后经静电纺制备得到的SSSF共混纳米纤维的二级结构从无规状结 构向13折叠状结构转变。Michiko Sato”1等将静电纺纳米纤维支架管的外部包裹一层类似海绵状的丝素蛋白 膜，这种新型复合管可应用于血管组织工程支架领域，复合后支架的拉伸强度和弹性模量 明显提高，液体渗透率有所下降，但仍符合血管液体渗透率的标准。1423与多种无机物和有机物复合Chtmmei Lit55】等将骨形态发生蛋白(BMP2)与聚环氧乙烯(PEO)以及羟基磷灰石 (nHAP)同时混入SF中，通过静电纺丝法制备纳米纤维膜。通过比较SFPEO、SilkPEO (去除PEO)、SFPEOBMP-2、SFPEOnHAP、SFPEOnHAPBMP2这五组纳米纤维膜 的钙沉积量，结果表明加入BMP2的纳米纤维膜对于钙的沉积效果最好，通过hMSCs细 胞在这五组支架上的生长情况，证实了nHAP的加入有利于骨的形成。7浙江理工大学硕士学位论文1424通过交联剂进行改性Simone SSilvaIs61等将天然的、无毒性的交联剂京尼平【5刀(GE)添加到丝素蛋白(SF) 纺丝液中，通过静电纺制备纳米纤维膜。随着GE含量的增加，纺丝液的导电性增强，可 纺性也随之增强，纤维直径也相应变小，与此同时混纺纤维膜在水中的稳定性也相应增强。 FT-IR谱图表明，随着GE含量的增多，B折叠型结构的含量也相应增加。1425制备核壳结构进行改性wangl58】等利用双射流静电纺法制备SFPEO皮芯结构超细纤维膜，然后静置在湿度 为90、室温条件下72小时，WAXD和FT-IR显示SF中二级结构已从无规状结构向肛 折叠型结构转变，然后用蒸馏水除去PEO，得到直径更小(约为170hm)且粗细均匀的SF 全晶型纳米纤维。该方法的优势是可以不使用甲醇等化学物质，便能使SF二级结构发生 转变，且制得的纤维更细，比表面积也更大。Shudong Wang591等将聚乳酸(PLA)作为皮层，丝素蛋白(SF)与白明胶(gelatin)共混物作为芯层，制备了一种新型纳米纤维管gel晌PLASF皮芯结构纳米纤维管，是一根内径45ram，壁厚05mm，长为40mm的管子，可以被应用于血管组织工程支架领 域。该支架的断裂强度为128021MPa，由于PLA有较好的韧性，所以断裂伸长率为 41114-217，破裂强度达到1114-+26kPa，明显高于自然血管的标准值。用HUVECs 细胞在支架上的生长情况证明，该支架有利于细胞生长，且孔隙率为824-2，这对细胞 的生长和繁殖将更为有利。Yin GuiBol60l等利用聚乳酸(PLA)作为皮层纺丝液，用SF与白明胶(gelatin)共混 液作为芯层纺丝液，利用静电纺制备皮芯结构纳米复合纤维膜，控制两者质量比 SFgelatin=7030和5050，并通过扫描电镜(SEM)观察PLASFgelatin(5050)的纤维 比PLASFgelatin(7030)更细，为134-+14nm，孔隙率也从87增加到89，因此白明胶的掺入可增大材料的电纺性，使纤维膜具有较大的比表面积，且有利于细胞的生长。1426利用水蒸气、醇类对纳米纤维进行处理Yutaka【6l】等利用水蒸气对用静电纺丝法制备的丝素蛋白(SF)超细纤维膜进行表面 处理，使其二级结构从无规状到有序状结构转变，同时可提高丝素蛋白超细纤维膜的力学 性能。ByungMoo Minl62】等利用水蒸气处理静电纺丝素蛋白(SF)超细纤维膜，用FTIR 以及13C NMR测得SF二级结构从无规状结构或a螺旋状结构向B折叠状结构转变，且含8浙江理工大学硕士学位论文有B折叠状的面积占总结构的47，低于用甲醇处理SF的74，所以纤维膜的力学性能 不如用甲醇处理后的膜那么脆，韧性也相对较好。研究NHEF细胞在水蒸气或甲醇处理后 的SF超细纤维膜上的生长情况，表明利用水蒸气处理后的SF纳米纤维膜更有利于NHEF 细胞的生长和繁殖。Zhang63】等利用静电纺丝法制备了质量分数分别为20、25、30以及35的SF超 细纤维膜，并利用扫描电镜(SEM)分析得出随着纺丝液浓度的提高，纤维变粗。利用 WAXD以及AFM分析，得到经甲醇处理后丝素蛋白己从无规状结构向有序状结构转变， 细胞培养实验也证明了SF超细纤维膜对于细胞的生长比较有利。Benedetto MarelliI删等制各了静电纺丝素蛋白纳米纤维管，可应用于血管组织工程领域 中，并对小口径血管组织进行修复。利用甲醇处理5rain、lOmin和15min，随着处理时间 的延长，DSC的熔融以及分解温度升高，同时焓变增加，表明SF中无规状结构向13折叠 状结构转变的程度加快。从管的机械性能看，SF纤维管抗内压值明显高于Dacron管及牛 异体移植管的抗内压值，可是其值低于人体的隐静脉以及脐静脉的抗内压值。Zhou(65】等制备SF静电法超细纤维血管组织工程支架，并对纺丝电压、纺丝距离、纺 丝液浓度及流率等参数的探讨，得出最佳工艺参数为18kV电压、18em纺程、37的质量 分数及015mLmin的流率。超细纤维支架经甲醇处理后，其断裂强度增加到357MPa，并 通过FT-IR和XRD可知SF二级结构已从无规型结构向p折叠型结构转变，同时测得孔隙 率为8085，完全满足血管组织工程支架的要求，较适合细胞的生长和繁殖。利用用甲醇 处理法对丝素蛋白超细纤维支架进行改性【删，增强其机械性能，是到目前为止运用最为普遍的方法，且该法操作较简单，从无规型结构向p折叠型结构转变效率较高。但由于p折 叠型结构含量过高致使材料变脆，且甲醇作为一种化学物质残留于SF超细纤维膜中对SF 的生物活性也有一定的影响，因此此法并不是十分理想的方法。1427利用等离子体进行表面处理Lira Jeongl67】等利用氧气(02)和甲烷(CH4)分别对静电纺丝素蛋白(SF)超细纤维 进行等离子体处理，并用处理后的超细纤维膜做为ECM支架利用人体表皮角化细胞 (NHEK)以及成纤细胞(NHEF)进行细胞培养实验，经过对比发现用02等离子体处理 后的超细纤维膜比用CH4处理或未处理的超细纤维膜将更有利于细胞的生长以及繁殖，这 是因为利用02等离子体处理SF超细纤维膜后，丝素蛋白超细纤维膜表面的亲水性增强了。9浙江理工大学硕士学位论文1428改变收集装置Yutaka 161】等对收集装置进行改装，制作了利用间距为5mm的两条平行金属板作为静 电纺的收集装置。并利用该装置可得并排平行取向的超细纤维，其二级结构从无规型结构 向B折叠型结构发生转变。McClurcc键l等通过改变收集杆转速的方法来提高纤维膜的力学 性能。并将聚己内酯(PCL)以及聚二恶烷酮(PDO)分别与丝素蛋白(SF)进行共混纺 丝，其共混质量比为5050，收集杆的转速设定为833rads以及13333rads，得到共混纳 米纤维圆管。从机械性能上看，PCL、PCLSF、PDOSF的杨氏模量分别从42MPa、35MPa 及19MPa提高到50 MPa、57 MPa及23MPa，其最大强度也从26MPa、11MPa及09MPa 提高到了52MPa、26 MPa及17 MPa。因此证实了PC【SF共混超细纤维膜的力学性能优 于PDOSF共混超细纤维膜。15左旋聚乳酸聚己内酿共聚物【P(LLAcL)l研究现状左旋聚乳酸(PLLA)是半结晶聚合物【删，结晶度为60，玻璃化转变温度为56C， 熔点为160180C，不易加工，机械强度较高，刚性好，是一种质硬且具有生物降解性的 高聚物材料。但聚左旋乳酸的缺点是柔韧性较差。聚己内酯(PCL)也为半结晶聚合物【彻，结晶度约为45，玻璃化转变温度约为62C， 熔点为57，是20世纪70年代后期逐步发展起来的一种质软、且具有生物降解聚合物， 分子链柔软，易加工，但力学强度低。通过聚己内酯与左旋聚乳酸共聚，可有效改善聚左 旋乳酸的力学性能。它们都具有较优的生物相容性以及生物可降解性。Kim711等人将左旋聚乳酸与聚己内酯以一定的比例通过PCL预聚物作为大分子引发 剂，在Sn(Oct)2的催化作用下，