纳米纤维基难愈创面修复材料的仿生构建及研究

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1、工程硕士学位论文纳米纤维基难愈创面修复材料的仿生构建及研究作者姓名孙璐瑶工程领域生物医学工程校内指导教师陈晓峰教授校外指导教师刘群峰高级工程师所在学院材料科学与工程学院论文提交日期2018年1月ResearchofbiomimeticnanofibersforchronicwoundhealingADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：SunLuyaoSupervisor：Prof.ChenXiaofengSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China摘要由于各种原

2、因导致的皮肤难愈创面是临床的常见病和多发病，给广大患者带来极大痛苦，甚至会严重危及患者的健康和生命，并给患者乃至整个家庭带来沉重的医疗负担。现有的各类皮肤创面修复材料往往难以满足临床的治疗需要，拥有良好促进皮肤创面再生修复功能的高效皮肤创面修复材料和产品具有迫切的临床需求。理想的皮肤创面修复材料应该可以诱导机体细胞自身参与快速修复，这就要求皮肤创面修复材料应最大程度的模拟天然的皮肤细胞外基质。天然细胞外基质的两个最主要的特征是其结构与成分。静电纺丝纳米纤维膜是一种理想的创面敷料，因为通过静电纺丝制备出的纳米纤维的形态和尺寸特征，与皮肤组织的天然细胞外基质中的胶原纤维相似。因此

3、，本文制备了两种类型的静电纺丝纳米纤维膜，包括结构仿生纳米纤维膜和组分动态仿生纳米纤维膜。并通过体内外实验，研究纳米纤维膜的结构及成分对不同细胞的调控作用，以及对难愈创面修复进程的影响，主要研究工作和结论如下：（1）以聚己内酯及I型胶原为原材料，采用平板电极静电纺丝技术制备十字结构的纳米纤维，仿生天然皮肤细胞外基质中胶原纤维的十字结构，并研究了乱序纤维、单一取向纤维及十字结构纤维在体外对人皮肤成纤维细胞（HFFs）形貌、迁移及创面修复相关基因表达的调控作用。结果显示细胞在单一取向纤维上形貌被拉长，而在十字结构的纤维上细胞呈星型粘附在纤维支架上。同时有序纤维可以显著促进HFFs

4、的迁移以及上调细胞创面修复相关基因的表达，其中十字结构纤维的调控作用最明显。（2）构造了一型糖尿病大鼠的全层皮肤缺损创面模型，将具有不同取向的纳米纤维膜用于治疗全层缺损创面，通过比较各组创面愈合的速率和质量，发现各纳米纤维膜均能不同程度的促进创面愈合并且减轻创面的炎症反应。其中单一取向和十字结构的纤维膜可以更好的促进巨噬细胞从M1型向M2型的转变，从而在一定程度上帮助解决创面愈合过程中的炎症反应。十字结构的纤维膜可以更好更快的促进创面再表皮化，为创面快速愈合提供了有利的条件。并且十字结构的纤维膜可以加速创面新生血管的形成，从而更好的为肉芽组织提供营养物质和氧气。显然，十字结构

5、的纳米纤维膜有利于糖尿病创面的愈合。（3）采用同轴静电纺丝技术制备以PLGA和I型胶原为内层材料，以PLGA和纤维蛋白原为外层材料的同轴纳米纤维，模拟创面修复过程中细胞外基质成分的动态变化，并探讨了该材料对脂肪来源间充质干细胞（ASCs）增殖及创面修复相关基因表达I的影响，以及材料诱导的ASCs条件培养基对巨噬细胞极化的影响。研究发现该纳米纤维具有典型的同轴结构，并且可以有效的上调ASCs创面修复相关基因、血管再生相关基因及免疫相关基因的表达。同时，该同轴纤维能促进ASCs分泌免疫调控因子，使巨噬细胞从炎症表型（M1）向修复表型（M2）转化，从而促进难愈创面修复过程种炎症期向

6、增殖期的过渡。本论文工作成功制备了两种仿生型纳米纤维创面修复支架材料，并且通过一系列体内体外实验证明了该支架材料能激活并调控创面修复相关细胞表型，从而促进创面的修复，该工作为下一代纳米纤维基创面修复支架材料的设计构建提供了理论依据和新思路。关键词：静电纺丝；取向纳米纤维；同轴纳米纤维；细胞外基质仿生；难愈创面修复IIAbstractBecausetheskintissueisexposedonthesurfaceofthebody,itcanbeeasilydamaged.However,thewoundsontheskinandeventhechronicwoundsthr

7、eatenthelifeandhealthofpeopleseriouslyandbringaheavysocialmedicalburden.Itisdifficultforexistingwoundrepairmaterialstomeettheclinicalneeds,theidealskinregenerationmaterialsshouldbeabletoinducethecellstobeinvolvedintherepairprocess,whichrequiresthemateria