腹腔镜术后防粘连用CS_PCL共混纤维膜的制备与表征.pdf

第4 9卷 第3期2 0 2 3年6月东华大学学报(自然科学版)J OUR NA L O F D ON GHUA UN I V E R S I T Y(NA TUR A L S C I E N C E)V o l.4 9,N o.3J u n.2 0 2 3 文章编号:1 6 7 1-0 4 4 4(2 0 2 3)0 3-0 0 0 1-0 8 D O I:1 0.1 9 8 8 6/j.c n k i.d h d z.2 0 2 2.0 1 3 9收稿日期:2 0 2 2-0 4-0 3基金项目:上海市青年科技英才扬帆计划(2 0 Y F 1 4 0 0 8 0 0)通信作者:李超婧,女,讲师,研究方向为医用纤维基材料,E-m a i l:l c j d h u.e d u.c n引用格式:池秀云,黄超,傅思佳,等.腹腔镜术后防粘连用C S/P C L共混纤维膜的制备与表征J.东华大学学报(自然科学版),2 0 2 3,4 9(3):1-8.C H I X Y,HUAN G C,F U S J,e t a l.P r e p a r a t i o n a n d c h a r a c t e r i z a t i o n o f C S/P C L b l e n d e d f i b e r m e m b r a n e s f o r a n t i-a d h e s i o n a f t e r l a p a r o s c o p i c s u r g e r yJ.J o u r n a l o f D o n g h u a U n i v e r s i t y(N a t u r a l S c i e n c e),2 0 2 3,4 9(3):1-8.腹腔镜术后防粘连用C S/P C L共混纤维膜的制备与表征池秀云1 a,1 b,黄 超2,傅思佳1 a,1 b,汪孟姣1 a,1 b,章秋韵1 a,1 b,李超婧1 a,1 b,王富军1 a,1 b,劳继红1 a,1 b,王 璐1 a,1 b(1.东华大学 a.纺织面料技术教育部重点实验室,b.纺织学院,上海 2 0 1 6 2 0;2.上海昊海生物科技股份有限公司,上海 2 0 1 1 0 3)摘要:为开发一款生物安全性高、力学性能优异且防粘连作用佳的腹腔镜术后防粘连膜,利用静电纺丝技术,将壳聚糖(C S)和聚己内酯(P C L)按不同质量比共混纺丝,对所得共混纤维膜的表观形貌、力学性能、浸润性及防细胞黏附性进行测试与分析。结果表明:随着C S质量分数的增大,共混纤维膜的可纺性大幅下降,并且C S质量分数超过4 0%时纤维均匀性变差,纤维膜的结晶度先增大后减小,拉伸强度、弹性模量、弯曲刚度增大,断裂伸长率减小;相比纯P C L纤维膜,C S/P C L共混纤维膜的浸润性得到明显改善,对成纤维细胞的黏附能力减弱,防粘连性能优异。综合考量材料成本、可纺性、力学性能及防粘连效果,认为C S质量分数为3 0%的共混纤维膜在腹腔镜术后防粘连领域的潜在应用价值最大。关键词:防粘连膜;静电纺丝;共混纤维膜;壳聚糖;聚己内酯中图分类号:T S 1 0 1.4 文献标志码:AP r e p a r a t i o n a n d c h a r a c t e r i z a t i o n o f C S/P C L b l e n d e d f i b e r m e m b r a n e s f o r a n t i-a d h e s i o n a f t e r l a p a r o s c o p i c s u r g e r yCH I X i u y u n1 a,1 b,HU ANG C h a o2,F U S i j i a1 a,1 b,WANG M e n g j i a o1 a,1 b,ZHANG Q i u y u n1 a,1 b,L I C h a o j i n g1 a,1 b,WANG F u j u n1 a,1 b,L A O J i h o n g1 a,1 b,WANG L u1 a,1 b(a.K ey L a b o r a t o ry o f T e x t i l e S c i e n c e&T e c h n o l og y,M i n i s t ry o f E d u c a t i o n,b.C o l l ege o f T e x t i l e s,1.D o ngh u a U n i v e r s i ty,S h a ngh a i 2 0 1 6 2 0,C h i n a;2.S h a ngh a i H a o h a i B i o l ogi c a l T e c h n o l og y C o.,L t d.,S h a ngh a i 2 0 1 1 0 3,C h i n a)A b s t r a c t:T o d e v e l op a po s t-l apa r o s c opi c a n t i-a d h e s i o n f i l m w i t h h igh b i o s a f e ty,e x c e l l e n t m e c h a n i c a l pr ope r t i e s a n d go o d a n t i-a d h e s i o n e f f e c t,c h i t o s a n(C S)a n d po lyc apr o l a c t o n e(P C L)w e r e b l e n d e d w i t h d i f f e r e n t m a s s r a t i o s by e l e c t r o spi n n i ng t e c h n o l og y.T h e ap pa r e n t m o rph o l og y,m e c h a n i c a l pr ope r t i e s,w e t t a b i l i ty a n d a n t i-a d h e s i o n o f t h e o b t a i n e d f i b e r m e m b r a n e s w e r e t e s t e d a n d a n a lyz e d.T h e r e s u l t s s h o w t h a t w i t h t h e i n c r e a s e o f C S m a s s f r a c t i o n,t h e spi n n a b i l i ty d e c r e a s e s gr e a t ly.Wh e n C S m a s s f r a c t i o n e x c e e d s 4 0%,t h e f i b e r u n i f o r m i ty b e c o m e s w o r s e.T h e c rys t a l l i n i ty o f t h e b l e n d e d f i b e r m e m b r a n e s f i r s t i n c r e a s e s a n d t h e n d e c r e a s e s,t h e t e n s i l e s t r e ngt h,e l a s t i c m o d u l u s a n d b e n d i ng s t i f f n e s s 东华大学学报(自然科学版)第4 9卷 i n c r e a s e,a n d t h e e l o nga t i o n a t b r e a k d e c r e a s e s.C o mpa r e d w i t h pu r e P C L e l e c t r o spu n m e m b r a n e,t h e w e t t a b i l i ty o f t h e b l e n d e d s a mpl e i s s ign i f i c a n t ly i mpr o v e d,t h e a d h e s i o n t o f i b r o b l a s t s i s w e a k e n e d,a n d t h e a n t i-a d h e s i o n e f f e c t i s e x c e l l e n t.C o n s i d e r e d t h e r a w m a t e r i a l c o s t,spi n n a b i l i ty,m e c h a n i c a l pr ope r t i e s a n d a n t i-a d h e s i o n e f f e c t,t h e b l e n d e d f i b e r m e m b r a n e w i t h 3 0%C S m a s s f r a c t i o n h a s t h e m o s t po t e n t i a l ap pl i c a t i o n v a l u e i n t h e f i e l d o f a n t i-a d h e s i o n a f t e r l apa r o s c opi c s u rge ry.K e y w o r d s:a n t i-a d h e s i o n f i l m;e l e c t r o spi n n i ng;b l e n d e d f i b e r m e m b r a n e;c h i t o s a n;po lyc apr o l a c t o n e 腹腔镜手术创口小、术后恢复快且安全性高,但超过5 0%的腹腔镜患者在术后会出现腹腔粘连的并发症1。目前临床上最为有效的术后防粘连措施是将创口与其他部位隔离,形成物理屏障2。市面上物理屏障类术后防粘连产品主要有凝胶、溶液和膜3种形式3。其中:凝胶类防粘连产品易涂敷不匀,可操作性差4-5;溶液类防粘连产品流动性大,易随患者体位改变,且降解时间过短,无法起到较好的防粘连效果6;膜类防粘连产品的物理屏障作用良好,降解时间较长,因此最为合适。以S e p r a f i l m、I n t e r c e e d品牌为代表的膜类防粘连产品在盆腹腔防粘连领域得到广泛应用7-8。防粘连膜的制备方法包括自然风干成膜法、溶剂挥发法、流延法及静电纺丝法等9-1 2。其中,由静电纺丝法制得的纤维直径可调且较为均匀、孔隙率较高、比表面积较大,有利于营养物质的渗入以及对炎症的抑制1 3-1 4,因此在膜类防粘连产品中占据重要地位,备受临床青睐1 5。实际操作中,需将防粘连产品卷起,经狭窄的腔镜通道送至创口处再行铺展使其贴合伤口。因此,在理化性能方面,防粘连产品需具有一定的强力、良好的延展性和弯曲性能,以及一定的浸润性,以便其与创口贴合1 6。在生物性能方面,防粘连产品应具有良好的生物相容性及防止成纤维细胞黏附的作用。常见的用于制备防粘连产品的可降解材料分为合成高分子材料和天然高分子材料。合成高分子材料中应用较为广泛的有聚乳酸、聚乙烯醇、聚己内酯(P C L)及聚乙二醇等,虽然其成本较低并且可批量化生产,但防粘连效果不及天然高分子材料1 7-1 8。天然高分子材料主要包括壳聚糖(C S)及其衍生物、透明质酸钠、羧甲基纤维素、明胶、藻酸盐等,其生物相容性及安全性较好,但物理性能差、分子量分布不均匀且降解时间较短1 9-2 0。其中,C S及其衍生物的抑菌止血效果非常好,并且能够抑制成纤维细胞的增殖,促进伤口的愈合,在预防肠粘连方面具有显著优势2 1-2 3,是已用于商业化防粘连产品的材料之一。常见的C S类防粘连产品有“百菲米”“粘停宁”等。然而,C S的溶解度较小,高分子主链上离子间的斥力较大,阻碍了纤维的形成,限制了C S纤维膜的工业化生产;再者,纯C S纤维膜的抗弯曲能力和延展性较差,因此其在置入腔镜通道以及平铺至粘连部位时具有一定难度;同时,C S的价格较为昂贵,体内降解时间过短(12星期2 4)。本研究选取价格低廉、安全性高、降解时间较长且柔韧性较佳的合成高分子P C L与C S共混纺丝,以提高C S纤维膜的可纺性,改善纤维膜的力学性能,适当延长纤维膜的降解时间,同时保持其优异的防粘连效果2 5。采用静电纺丝技术制备具有不同质量比的C S/P C L共混纤维膜,对共混纤维膜的理化性能及生物性能进行测试与分析,以期为研发性能优良的腹腔镜术后防粘连产品提供研究基础。1 试验部分1.1 材料与仪器 C S(相对分子质量为4 0万5 0万、脱乙酰度为7 5%9 0%),上海昊海生物科技股份有限公司。P C L(相对分子质量为8 0 0 0 0),S i g m a-A l d r i c h试剂有限公司。L-9 2 9小鼠成纤维细胞,中国科学院干细胞库。完全培养基(DMEM),美国G i b c o公司。胎牛血清(F B S)、青霉素链霉素(P B)、胰蛋白酶,美国G i b c o公司。C C K-8试剂盒,上海翊圣生物科技有限公司。罗丹明-鬼笔环肽,美国AAT B i o q u e s t公司。4,6-二 脒 基-2-苯 基 吲 哚(D A P I),北 京S o l a r b i o公司。其他试剂均购自国药集团化学试剂有限公司。X 8 5-2 S型磁力搅拌器,上海梅颖浦仪器仪表制造有限公司。Q X G-2 5-0 6型超声波清洗器,上海必能信超声公司。T L-P r o-BM型静电纺丝机,深圳通力微纳科技有限公司。D Z F-6 0 2 0 A型真空干燥箱,上海力辰科技有限公司。TM 3 0 0 0型扫描电子显微镜,日本A n t p e d i a公司。N i c o l e t 6 7 0 0型傅里叶红外显微成像光谱仪,美国T h e r m o公司。D/m a x-2 5 5 0 v b+/p c型1 8 kW转靶X射线衍射仪,日本R i g a k u公司。Q/D B F F 2-2 0 0 1型台式测厚仪,上海2 第3期池秀云,等:腹腔镜术后防粘连用C S/P C L共混纤维膜的制备与表征六菱仪器仪器厂。Y G(B)0 2 6h-5 0 0型医用纺织品多功能强力仪,大荣纺织有限公司。O C A 2 0型接触角测量仪,德国D a t a p h y s i c s公司。透明玻璃管,中国佳裕兴科技(深圳)有限公司。K E S-F B 2 S型半自动弯曲试验仪,日本加多技术有限公司。TH Z-1 0 3 8型摇床,上海一恒科技有限公司。M u l t i s k a n F C型酶标仪,美国T h e r m o F i s h e r S c i e n t i f i c公司。尼康T i-s型倒置荧光显微镜,日本N i k o n公司。1.2 试验方法1.2.1 纺丝原液的制备 将纺制的纯P C L纤维膜记作P1 0C0,其纺丝原液的 制 备 过 程:将1.2 0 g P C L溶 于 三 氯 甲 烷(THM S)和甲醇(m e t h a n o l)的混合溶剂(VTHM S=1 0 m L、Vm e t h=2 m L)中,磁力搅拌至形成均一、稳定的纺丝液,超声处理57 m i n以除去气泡。将纺制的不同C S/P C L质量比的纤维膜分别记为P9C1、P8C2、P7C3、P6C4和P5C5,其纺丝液制备参数见表1。具体而言,将不同质量比的C S、P C L溶于乙酸(a c e t a t e)和去离子水(d e i o n i z e d w a t e r)的混合溶液(Va c=9 m L、Vd e i o n=1 m L)中,磁力搅拌一段时间后超声处理57 m i n,得到C S/P C L共混纤维膜的纺丝溶液。表1 C S/P C L共混纤维膜的纺丝液制备参数T a b l e 1 S p i n n i n g s o l u t i o n p r e p a r a t i o n p a r a m e t e r s o f C S/P C L b l e n d e d e d f i b e r m e m b r a n e s试样编号mP C L/gmC S/g磁力搅拌时间/hP9C10.9 00.1 02 2P8C20.8 00.2 02 2P7C30.7 00.3 02 4P6C40.6 00.4 03 2P5C50.5 00.5 03 61.2.2 共混纤维膜的制备 纯P C L纤维膜及C S/P C L共混纤维膜的静电纺丝参数如表2所示。纺丝完成后将纤维膜置于真空干燥箱在3 0 下干燥2 4 h,使纤维膜上的残余溶剂挥发。表2 纯P C L纤维膜及C S/P C L共混纤维膜的静电纺丝参数T a b l e 2 E l e c t r o s p i n n i n g p a r a m e t e r s o f p u r e P C L f i b e r m e m b r a n e a n d C S/P C L b l e n d e d f i b e r m e m b r a n e s试样编号电压/k V温度/相对湿度/%针头规格推注速度/(m Lh-1)接收距离/c mP1 0C02 12 43 33 04 02 1 G1.21 6P9C12 42 43 35 06 52 1 G1.51 6P8C22 42 43 35 06 52 1 G1.21 6P7C32 42 43 35 06 52 1 G1.21 6P6C42 42 43 35 06 52 1 G0.81 6P5C52 42 43 35 06 51 8 G0.61 61.3 结构与理化性能测试 表观形貌测试。使用扫描电子显微镜观察纤维膜的表观形态,并采用I m a g e J软件测量纤维的直径,每种样品均取3个平行样,共测量1 0 0组,求其平均值和标准差。化学结构测试。使用傅里叶变换红外光谱仪进行测试,测试光谱范围为6 0 040 0 0 c m-1。每个样品测试3次。使用X射线衍射仪测试样品的结晶度。测试参数:辐射波长为1.5 4 05 61 0-1 0 m,管电压为4 0 k V,管电流为2 0 0 mA,扫描速度为1()/m i n,扫描范围为5 6 0。每个样品测试3次。拉伸性能测试。使用医用纺织品多功能强力仪测试纤维膜的拉伸性能。使用台式测厚仪测量纤维膜的厚度,纤维膜尺寸取3 0 mm2 0 mm。参数设定:传感器量程为5 0 N,隔距为1 0 mm,拉伸速度为2 0 mm/m i n,预 加 张 力 为0.1 N。每 个 样 品 测 量1 0次,取3个有效值,求其平均值和标准差。弯曲性能测试。采用半自动弯曲试验仪进行测试,通过测定纤维膜的弯曲刚度B和弯曲滞后矩2HB,从而评估纤维膜的弯曲性能。裁取尺寸为1 0 0 mm1 0 0 mm的试样,将试样夹持在固定夹头与移动夹头之间,移动夹头带动试样分别向两侧移动9 0 并回复至初始位置,记为1个弯曲循环。每个平行样测量3次,求其平均值和标准差。弯曲刚度B表征试样抗弯曲变形的能力,其值越小,试样弯曲变形能力越强。B=dMdk(1)式中:M为单位宽度试样所受弯矩,c Nc m/c m;k为试样的曲率,c m-1。弯曲滞后矩2HB表征试样弯曲变形过程中的黏性,用弯曲变形曲线和回复曲线上k=0.5 c m-1时的弯矩差值表示。其值越小,试样弯曲弹性越好。模拟腹腔镜手术环境下的试样力学性能测试。采用长3 3 0 mm、内径为8 mm的透明玻璃管模拟腹3东华大学学报(自然科学版)第4 9卷 腔镜手术用的腔镜通道,将3 3 0 mm1 5 mm的纤维膜卷入管中5 m i n,用镊子稍作按压(模拟防粘连膜平铺至伤口时器械对其进行的操作),观察纤维膜的形态变化。水接触角测试。采用液滴法测试水接触角,读取液滴接触纤维膜静置2 0 s后纤维膜的水接触角。每种样品测51 0次,取3个有效值,求其平均值和标准差。体液浸润性测试。通过磷酸缓冲盐(P B S)溶液模拟体液,设置摇床转速及温度以模拟腹腔环境,将纤维膜置入此环境一段时间后测定其浸润率,从而评估纤维膜的体液浸润性。测试前先称取样品的质量,精确到0.0 0 1 g。将2 0 mm2 0 mm的纤维膜浸泡在装有2 0 m L P B S溶液的离心管中,并将离心管置于转速为6 0 r/m i n、离心半径为1 4 mm、温度为3 7 的摇床上。一定时间后将纤维膜取出,用定性滤纸吸干其表面液体,然后称其湿重。每组试验重复3次,求其平均值及标准差。浸润率Rs按式(2)计算。Rs=mw-m0m01 0 0%(2)式中:m0为测试前纤维膜的干质量,g;mw为纤维膜的湿质量,g。1.4 防细胞黏附性能测试 将样品切割成直径为1 4 mm的圆形,覆盖2 4孔板的底部,酒精熏蒸4 8 h后将试样转移至超净工作台,用无菌P B S溶液冲洗3次。将L-9 2 9成纤维细胞置于含有1 0%F B S和1%P B的完全培养基中培养。当细胞培养至所需数量时,先用无菌P B S溶液清洗细胞,再用胰蛋白酶消化细胞,2 m i n后加入培养基以终止消化,然后将细胞转移至离心管以1 2 0 0 r/m i n转速离心(离心半径为8 mm),5 m i n后弃上清液,加入1 m L培养基进行细胞计数,细胞种植密度为21 04个/孔。最后置于C O2体积分数为5%、温度为3 7 的培养箱中。培养基每4 8 h更换一次。采用C C K-8法检测培养1、3 d的C S/P C L共混纤维膜、纯P C L纤维膜及空白对照组T C P(磷酸三钙)上黏附和存活的L-9 2 9成纤维细胞的数量。在到达预定时间后,吸取孔板内的培养基,并用无菌P B S溶液洗涤3次,然后将5 0 L C C K-8工作液添加到每个含有4 5 0 L培养基的孔中,额外培养3 h后,使用酶标仪测量波长为4 5 0 n m的吸光度值。此外,在培养1、3 d后,从每个孔中取出培养基,用P B S溶液冲洗3次,然后用4%多聚甲醛在4 下固定细胞4 h。吸取液体后再用P B S溶液洗涤两三次,然后在室温条件下将细胞置于罗丹明-鬼笔环肽溶液中培养6 0 m i n。鬼笔环肽染色完成后,使用P B S溶液对细胞进行两三次洗涤,再用D A P I溶液在室温条件下染色5 m i n。使用倒置荧光显微镜观察发光情况。1.5 统计学分析 本文数据均以平均值标准差形式表示,采用单因素方差分析比较组内不同试样的显著性差异。p0.0 5 0时,认为组内差异显著,用*表示;p0.0 1 0时,认为组内差异非常显著,用*表示;p0.0 0 1时,认为组内差异极其显著,用*表示。2 结果与讨论2.1 表观形貌分析 C S/P C L共混纤维膜及纯P C L纤维膜的S EM图和纤维直径分布如图1所示。由图1(a)可知,随着C S/P C L共混纤维膜中C S质量分数的增大,纤维的不匀率增大,其中,P6C4出现小面积的小块纺锤状物质,P5C5则出现大面积的纺锤状物质。这主要是因为C S的质量分数超过4 0%时,溶液中的部分C S无法完全溶解,纺丝液的黏度急剧增大,射流的不稳定性增大,导致部分纤维缠结作用加强,纤维规整度下降。图1(b)也证实了此规律。由图1(b)可知,加入C S后纤维膜的纤维直径显著减小。纯P C L试样(P1 0C0)的纤维直径大于1.0 m,而混纺纤维膜的纤维直径小于0.2 m,为P1 0C0的1 0%2 0%。这是因为C S具有较大的导电率,致使共混纺丝溶液在静电纺丝过程中被过度拉伸。随着C S质量分数的增大,共混纤维膜的纤维直径略有增大,这可能是因为部分纤维上的纺锤状结构增大了纤维的平均直径。2.2 化学结构与成分分析 C S粉末、纯P C L纤维膜及C S/P C L共混纤维膜的红外光谱如图2(a)所示。C S在1 6 6 6和15 8 9 c m-1处分别出现NH的收缩振动峰和弯曲振动峰。P1 0C0在2 9 4 5和28 6 4 c m-1处分别出现P C L主链上CH2的不对称和对称收缩振动峰,在17 2 1 c m-1处出现P C L主链上酯基对应的CO的吸收峰。C S/P C L共混纤维膜中同时出现P C L和C S的特征峰,但未产生新的基团或化学键,可见P C L和C S只是物理共混,并未发生化学反应。C S粉末、纯P C L纤维膜及C S/P C L共混纤维膜的结晶度测试结果如图2(b)所示。C S粉末由于其非晶态结构而呈现较宽的漫散峰。P1 0C0则在2为2 1.5 和2 3.7 处出现P C L的特征峰,且2 1.5(对4 第3期池秀云,等:腹腔镜术后防粘连用C S/P C L共混纤维膜的制备与表征 图1 纯P C L纤维膜及C S/P C L共混纤维膜的微观形貌及直径分布F i g.1 A p p a r e n t m o r p h o l o g y a n d d i a m e t e r d i s t r i b u t i o n o f p u r e P C L m e m b r a n e a n d C S/P C L b l e n d e d f i b e r m e m b r a n e s图2 C S粉末、纯P C L纤维膜及C S/P C L共混纤维膜的F T I R及X R D谱图F i g.2 F T I R a n d X R D s p e c t r a o f C S p o w d e r,p u r e P C L f i b e r m e m b r a n e a n d C S/P C L b l e n d e d f i b e r m e m b r a n e s应(1 0 0)晶面)的峰值高于2 3.7(对应(2 0 0)晶面)的峰值,可见P C L材料存在两种晶面,且(1 0 0)晶面更为显著。随着C S质量分数的增大,共混纤维膜的结晶度先增大后减小,但衍射峰并未产生明显偏移,说明C S的加入影响了P C L的结晶状态。少量的C S有利 于P C L的 结 晶,但 当C S质 量 分 数 超 过4 0%时,共混纤维膜的结晶状态被破坏,材料的结晶度显著降低。结晶度的改变可能直接影响材料的降解行为。2.3 力学性能分析2.3.1 拉伸性能 C S/P C L共混纤维膜及纯P C L纤维膜的拉伸性能测试结果如图3和表3所示。加入C S可提高纤维膜的断裂强度,表现在C S/P C L共混纤维膜的断裂强度显著高于纯P C L纤维膜,并且共混纤维膜的断裂强度随C S质量分数的增大而增大。弹性模量呈相同变化趋势。断裂伸长率则随C S质量分数的增大而减小。这是因为P C L柔韧性优异,能给予纤维膜良好的延展性,而C S含有较多的带电基团,可增强纤维膜的断裂强度。图3 C S/P C L共混纤维膜及纯P C L纤维膜的应力-应变曲线F i g.3 S t r e s s-s t r a i n c u r v e s o f C S/P C L b l e n d e d f i b e r m e m b r a n e s a n d p u r e P C L f i b e r m e m b r a n e2.3.2 弯曲性能及卷曲回复性能分析 C S/P C L共混纤维膜及纯P C L纤维膜的弯曲刚度和弯曲滞后矩如图4所示。加入C S提高了试样的弯曲刚度和弯曲滞后矩,且共混纤维膜的弯曲刚度和弯曲滞后矩随C S质量分数的增大而增大。其中,P6C4的 弯 曲 刚 度 和 弯 曲 滞 后 矩 分 别 约 为5东华大学学报(自然科学版)第4 9卷 表3 C S/P C L共混纤维膜及纯P C L纤维膜的力学性能T a b l e 3 M e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f C S/P C L b l e n d e d f i b e r m e m b r a n e s a n d p u r e P C L f i b e r m e m b r a n e试样名称断裂强度/MP a断裂伸长率/%弹性模量/MP aP1 0C02.3 30.0 85 2 3.5 01 2.4 1 0.1 40.0 1P9C13.0 80.7 03 4.3 23.5 30.8 80.0 3P8C23.2 30.0 61 8.6 20.8 71.1 30.0 5P7C33.4 90.0 61 3.2 30.5 71.2 60.0 6P6C43.6 80.0 41 1.8 80.2 21.6 40.0 8P5C53.8 40.0 79.1 90.1 61.7 70.0 4 注:弹性模量取5%应变下试样的应力。图4 C S/P C L共混纤维膜及纯P C L纤维膜的弯曲性能F i g.4 B e n d i n g p r o p e r t i e s o f C S/P C L b l e n d e d f i b e r m e m b r a n e s a n d p u r e P C L f i b e r m e m b r a n eP1 0C0的5倍和1 0倍。由此可见,加入C S会使纤维膜的弯曲变形能力和弯曲弹性变差。这是因为P C L为韧性材料,而C S为脆性材料。进一步研究纤维膜的实际使用情况,将纤维膜卷入模拟腔镜通道5 m i n后观察其形态变化,结果如图5所示。由图5可以看出,纤维膜被卷入管中5 m i n后 经 镊 子 轻 压5次,P1 0C0、P9C1、P8C2及P7C3试样几乎恢复了平整状态,而P6C4试样存在小幅度弯曲和褶皱,P5C5试验的弯曲程度最大,其纤维膜的两边与地面约呈6 0 夹角。防粘连膜的弯曲程度过大不利于与伤口贴合。再者P5C5试样的图5 置入模拟的腔镜通道5 m i n后C S/P C L共混纤维膜及纯P C L纤维膜的形态F i g.5 M o r p h o l o g y o f C S/P C L b l e n d e d f i b e r m e m b r a n e s a n d p u r e P C L f i b e r m e m b r a n e a f t e r 5 m i n u t e s o f i n s e r t i n gi n t o t h e s i m u l a t e d e n d o s c o p i c c h a n n e l可纺性差、力学性能不佳,因此后续不再对P5C5试样进行研究。尽管P9C1、P8C2、P7C3及P6C4试样的抗弯曲性能不如P1 0C0,但置入玻璃管5 m i n后,纤维膜的形态无明显变化。由于防粘连膜从置入腔镜通 道 到 完 全 覆 盖 受 损 部 位 一 般 控 制 在24 m i n2 6,因此P1 0C0、P9C1、P8C2、P7C3及P6C4均符合腹腔镜术后防粘连膜的力学性能要求。2.4 浸润性分析2.4.1 水接触角分析 C S/P C L共混纤维膜及纯P C L纤维膜的水接触角结果如图6所示。P1 0C0滴液2 0 s后水接触角高达1 3 0,这是由于P C L中无亲水基团,具有较强的疏水性。加入C S后纤维膜的亲水性有了极大改善,P9C1、P8C2、P7C3及P6C4滴液2 0 s后的水接触角为4 4 5 0。这是由于C S中的氨基和羟基赋予纤维膜良好的亲水性。随着C S质量分数的增大,共混纤维膜的水接触角略有下降,但整体变化不大。图6 C S/P C L共混纤维膜及纯P C L纤维膜的水接触角F i g.6 W a t e r c o n t a c t a n g l e o f C S/P C L b l e n d e d f i b e r m e m b r a n e s a n d p u r e P C L f i b e r m e m b r a n e2.4.2 模拟体液对试样的浸润分析 在实际应用中,防粘连膜被置入体内后黏附于创面与体液直接接触,因此防粘连膜与体液的亲和6 第3期池秀云,等:腹腔镜术后防粘连用C S/P C L共混纤维膜的制备与表征度尤为重要。体液浸润率是表征防粘连膜体液浸润性的重要指标。C S/P C L共混纤维膜及纯P C L纤维膜的体液浸润率如图7所示。由图7可知,P1 0C0的平均浸润率约为2 5%,而P9C1、P8C2、P7C3及P6C4的平均浸润率远大于P1 0C0,为3 3 0%4 5 0%,且随着C S质量分数的增大而增大。这是由C S中的亲水基团与P B S溶液中的N a+、C l-、K+等亲水离子结合所致。体液浸润性佳有利于防粘连材料与创口的贴合。图7 C S/P C L共混纤维膜及纯P C L纤维膜的P B S溶液浸润率F i g.7 P B S s o l u t i o n i n f i l t r a t i o n r a t e o f C S/P C L b l e n d e d f i b e r m e m b r a n e s a n d p u r e P C L f i b e r m e m b r a n e2.5 防细胞黏附效果分析 成纤维细胞在纤维膜上的黏附情况是表征防粘 连膜防粘连性的一项重要指标2 7。采用C C K-8法、D A P I染色法及鬼笔环肽染色法对纤维膜上成纤维细胞的黏附和增殖情况进行分析,结果如图8和9所示。由图8(a)可知,纤维膜的吸光度随着培养时间的延长而增加。培养1、3 d后,P9C1、P8C2、P7C3及P6C4试样的吸光度约为P1 0C0纤维膜的6 0%7 0%,其中,P7C3和P6C4纤维膜的吸光度最小,防止成纤维细胞黏附的作用最为显著。由图8(b)也可看出,P9C1、P8C2、P7C3及P6C4试样 上黏 附 的L-9 2 9成纤维细胞显著少于P1 0C0纤维膜,验证了由图8(a)所得的结果。由图9可以看出,相比空白对照组T C P和P1 0C0试样,P9C1、P8C2、P7C3及P6C4试样上黏附的L-9 2 9细胞数量较少,细胞分布更为分散且无明显的细胞连接,尤其是P7C3和P6C4试样。而空白对照组T C P和P1 0C0试样上则出现明显的细胞团聚现象,且部分细胞伸出长短不一的伪足。总体而言,空白对照组T C P和共混纤维膜试样的细胞均具有完整性,呈现良好的形貌。综上所述,P7C3和P6C4纤维膜对细胞黏附和增殖的抑制作用最为显著且细胞形貌良好,因此更适于用作抗黏附屏障。图8 L-9 2 9成纤维细胞在T C P、C S/P C L共混纤维膜及纯P C L纤维膜上的黏附与增殖情况F i g.8 A d h e s i o n a n d p r o l i f e r a t i o n o f L-9 2 9 f i b r o b l a s t s o n T C P,C S/P C L b l e n d e d f i b e r m e m b r a n e s a n d p u r e P C L f i b e r m e m b r a n e图9 L-9 2 9成纤维细胞在T C P、C S/P C L共混纤维膜及纯P C L纤维膜上培养3 d后的鬼笔环肽染色图F i g.9 P h a l l o i d i n s t a i n i n g o f L-9 2 9 f i b r o b l a s t s c u l t u r e d o n T C P,C S/P C L b