pcl-明胶-生物活性因子电纺纳米纤维膜的构建及生物学特性研究

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1、PCL/明胶/生物活性因子电纺纳米纤维膜的构建及生物学特性研究第1章前言组织工程的最主要的思路就是设计制备出具有三维仿生再生组织结构和性质的生物材料。细胞外基质在细胞的生长过程中起着至关重要的调控作用。构建具有类似天然细胞外基质结构和功能的生物材料支架，为细胞提供理想的生长环境，是引导组织再生与修复的重要物质基础。大多数生命过程发生在纳米尺度上或介于纳米与微米的尺度上，细胞在亚显微尺度上的一个共同特点是，不论生物膜的厚度，遗传信息表达体系颗粒与纤维结构的大小，骨架纤维的直径都在5-20nm的尺度范围，而天然细胞外基质中一个最重要的成分胶原蛋白也主要以纳米纤维的形式存

2、在并构成纳米纤维多孔网架。因此，构建具有类细胞外基质结构和功能的纳米纤维结构支架，有可能为细胞在体外的生长、发育和细胞间通讯提供理想的微环境。近年，组织诱导性生物材料的概念逐渐在生物材料科学领域形成。其概念是基于对材料的微观微孔结构设计、化学修饰和复合生物活性分子，赋予材料诱导组织再生的活性，使组织再生和修复在体内完成。人体组织再生和功能重建的关键是设计能够有效诱导人体组织再生修复行为的高生物响应活性的支架材料。生物可降解吸收性三维立体支架材料在组织工程中起着非常重要的作用，它是细胞种植的场所和组织再生的模板，引导组织再生和控制组织结构，是组织工程能否用于临床的关键

3、因素。组织工程研究的重点将是支架材料的结构设计与组装，模拟天然组织的细胞外基质组成，研究与组织再生相关的生长因子与生物活性物质，将这些细胞外基质、生物活性分子按照合适的比例和空间分布，科学的复合到可生物降解的支架材料中，构建组织再生微环境，使材料具备组织诱导性的功能。将这种支架材料植入体内，利用体内的组织环境，通过干细胞迁移、黏附、增殖和细胞外基质的分泌，迅速完成组织的修复和再生。目前，我国高技术生物医用材料及组织工程产品主要依靠进口，因此研发具有自主知识产权的具有诱导组织再生的组织工程支架材料对于满足巨大的市场需求和推动我国新型产业的发展均具有重要意义。静电纺丝是

4、近年来兴起的一种可制备直径在纳米至微米级的超细纤维材料技术，广泛应用于纺织、军事、电子和能源等领域，由于该法制备的纳米纤维在形态上与细胞外基质(ECM)十分相似：具有三维多孔结构，表面积大、孔隙率极高、极好的孔连通性，可作为细胞生长的多孔支架，促进细胞的迁移和增殖。因此静电纺丝技术在组织工程生物材料领域具有广泛的应用前景。静电纺丝技术原料广泛，在制备组织工程皮肤的生物材料选择方面，研究者进行了诸多尝试，迄今已有多种材料用于制备更高生物相容性的支架。主要包括以下几类：天然材料、合成高分子材料以及复合材料。多年前非降解聚合物己在医学领域应用，例如齿科材料、人造血管等。组

5、织工程支架一般要求具有良好的生物兼容性、亲水性、无毒性和力学性能等，非降解聚合物材料亲水性能差使细胞粘附受影响，且不可降解的特性对细胞的长期生长有不利影响，甚至产生免疫性炎症反应。因此，其很少被应用于组织工程，一般用于电池隔膜、传感器、过滤等某些领域。可降解聚合物具有良好的性能已成为研究者们关注对象。脂肪族聚酯是一大类重要生物降解高分子聚合物，它们在有水存在的环境或体液中能通过化学降解（简单的酯键水解或酶促降解）而断链，生成脂肪酸，然后参与体内的三羧酸循环而进一步降解为CO2和H20，排出体外，因而得到广泛的研究。其中尤其聚羟基乙酸(PGA)[1-3]、聚乳酸(PL

6、A)[4]、聚己内酯(PCL)[5,6]、共聚乙交酯一丙交酯(PLGA)等[7-9]，是公认的优良的可降解高分子聚合物，很多已成功制备成纳米纤维组织工程支架，应用于骨、软骨、神经、皮肤、肌腱等多种组织修复及再生研究。其他的一些生物可降解高分子聚合物，如聚二氧六环酮(PDO)[10]、聚羟基烷酸酯(PHA)[11,12]、聚酰胺（PA）[13]、聚碳酸酯（PC）[14,15]、聚氨酯（PU）[16,17]、聚膦腈[18,19]、聚氧化乙烯（PEO）、聚乙烯醇（PVA）等，也得到其对应的纳米静电纺丝纤维，应用于组织再生、药物控释方面的研究[20-36]。此外，天然高分子

7、物质如胶原[37]、透明质酸[38]、明胶[39,40]、丝素蛋白[41]、壳聚糖[42-44]、海藻酸盐[45,46]等，近年也都被成功用于静电纺丝中。第2章材料和方法2.1主要试剂和仪器药品及仪器规格聚己内酯Mn:70000-90000美国Sigma公司明胶B型，~225Bloom北京索莱宝科技有限公司三氟乙醇AR上海晶纯实业有限公司电纺机DFS-01型北京铠为信科技有限公司电子天平YP2102型上海光正医疗器械有限公司快速混匀器SK-1型金坛市盛蓝仪器制造有限公司超声清洗仪KQ100E型昆山市超声仪器有限公司冷冻干燥机LGJ-18型北京四环科学仪器厂扫描电