载药芯壳结构纳米纤维的制备工艺与性能研究

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1、摘要摘要随着人们从事户外工作及体育活动逐渐增多，运动损伤发生率逐年上升，其中跟腱断裂的发病率也明显增高，每年跟腱断裂发病率已经达到1.8例/万人。目前，跟腱断裂修补术是临床中跟腱断裂的主要治疗手段。跟腱本身是一个相对缺乏血供的组织，跟腱断裂术后恢复过程中容易引起切口感染、皮肤坏死、组织粘连和跟腱再断裂等并发症，发生率为10.1%。为了进一步改善跟腱断裂修补术的治疗效果，避免术后并发症的发生并促进损伤组织良好恢复，本论文提出采用具备药物负载功能的新型缝合线进行治疗的方法。本论文利用近场同轴静电纺丝技术制备了PLLA/PA-Heparin纳米纤维缝合线，并表征了各项理化性能并深入研究了其对

2、跟腱损伤的愈合恢复作用。实验中，首先研究了各种因素对近场纺丝过程的影响和芯壳双层纤维的制备工艺，制备了尼龙为芯层、聚乳酸为壳层载肝素药物的复合纤维缝合线，优化了纤维的制备工艺条件，改善和提高了纤维的机械性能，并较为全面的表征了该材料的生物相容性，最终在跟腱断裂的大鼠模型中测定了缝合线各项使用性能。本论文获得主要结论如下。首先，在缝合线制备工艺与性能表征方面：（1）搭建了能够高精度移动的X-YStage，应用于近场纺丝技术，获得了具有良好取向性的纤维。研究表明，溶液粘度是近场纺丝能否稳定进行的主要因素，能够稳定近场纺丝的粘度范围为600~1000MPa•s；纤维间距达到1μm时将引起纤维

3、互溶，合适纤维间距为10μm；随着接收板移动速率增大，纤维直径能够不断细化，当接收移动速度60mm/s时制备纤维性能最优。（2）选用PA-6为芯层、PLLA为壳层进行了近场同轴纺丝，确定推注速率壳层2mL/h和芯层4mL/h为最佳。优化和确定了各项工艺参数，纺丝距离0.5~3.0mm，纺丝电压1.0~3.0kV，获得纤维排布有序，具备芯壳结构，直径分布均一，吸水率高于36%，力学强度PP6组最高达到143.9MPa。（3）制备了壳层负载肝素的PLLA/PA芯壳纤维缝合线，载药后正交实验强度最高为103.8MPa，采用热定型工艺改善力学性能后，强度提高约12.2%，达到116.5MPa；

4、体外缓释实验中，28天内药物释放曲线平滑，起始期（3~5天）无突释现象，负载1.50wt%组药物释放率最高，达到88.5%，模拟体液pH值和纤维降解质量损失率随释放时间的变化同药物释放曲线相一致。I西北工业大学硕士学位论文另一方面，对纤维缝合线的生物相容性进行了表征：（4）小鼠C2C12成肌细胞培养，发现负载肝素缝合线细胞相对增殖率>75%，无细胞毒性；通过血小板粘附实验，发现随着肝素负载浓度升高血小板的粘附密度显著下降，测定溶血率<5%，证明该载药缝合线具备良好的血液相容性。（5）在各组样品植入大鼠腹腔后，HE染色发现载药缝合线炎症细胞数量远少于临床所用缝合线，免疫炎症反应较弱，伤口

5、愈合良好，表明该载药缝合线具备良好组织相容性。（6）大鼠跟腱断裂模型分子生物学实验结果发现，载肝素缝合线与临床使用缝合线的跟腱组织相比，蛋白转化因子TGF-β1分布广泛、含量更多，血管内皮生长因子VEGF浓度更高，能够显著促进跟腱组织内源性愈合，同时载药组未见皮肤坏死、跟腱粘连等并发症。术后28天载药组跟腱拉伸力学强度恢复最高，接近正常跟腱组织，证明该缝合线具有良好的力学相容性。综上，本论文明确了近场同轴纺丝各因素的影响规律，优化了芯壳载药纤维制备工艺，深入表征了缝合线的理化性质和生物相容性等重要性能。不仅能够为跟腱断裂的治疗提供有益的参考，也证明了近场纺丝技术在生物医用领域良好的应用

6、性和巨大的发展潜力。关键词：近场纺丝，PLLA/PA-Heparin，载药芯壳纤维，跟腱断裂修补术IIAbstractAbstractNowadays,modernpeoplearemorelikelytobeengagedinoutdoorsportsandactivitiesgradually.Theincidenceofsportsinjurieswasincreasedyearbyyear,andtheannualincidenceofAchillestendonrupturehasreached1.8cases/millionpeople.Atpresent,thesurge

7、ryofAchillestendonruptureisthemaintreatmentforinjuredpeople.Achillestendonitselfislackofbloodsupplyandlikelytocauseincisioninfection,skinnecrosis,Achillestendonruptureandothercomplications(~10.1%)afterthesurgery.Inordertoimp