具有形状记忆效应的仿生复合纳米纤维的制备与性能评价

将乳酸-己内酯共聚物(PLCL)、羟基磷灰石(HAp)和胶原(Col)(质量比92.5∶5∶2.5)通过静电纺丝法制备出PLCL/HAp/Col三元复合纳米纤维,表征了其形貌结构、热稳定性、力学性能、形状记忆和生物学性能,探讨了其作为一种新型仿生支架用于骨组织再生的可能性.结果表明,所制备的复合纳米纤维形貌均一、直径约为500 nm,HAp和Col被嵌入PLCL纤维基体中.生物活性成分HAp及Col的引入可使PLCL纤维的玻璃化转变温度(Tg,即形状记忆转变温度Ttran)维持在～38℃,而力学性能则获得显著提高[杨氏模量从(95.77±1.24)MPa增加到(111.97±4.45)MPa].PLCL/HAp/Col复合纳米纤维具有较好的形状固定率(99%)和形状回复率(96%).生物学评价表明,HAp及Col的加入有利于大鼠源骨髓间充质干细胞(r BMSCs)的黏附与增殖,也能增强碱性磷酸酶(ALP)、Col的表达和矿物沉积.本文为进一步研究PLCL/HAp/Col的生物力学效应奠定了基础.     

含骨脱细胞基质电纺纤维的成骨性能

通过脱细胞技术制备了猪骨脱细胞基质(DBM), 用胃蛋白酶消化DBM使其变为可溶形式, 采用静电纺丝技术制备了含有DBM的左旋聚乳酸(PLLA)电纺纤维(PLLA/DBM), 并对PLLA/DBM的形貌、 亲水性、 细胞相容性、 成骨性能和体外矿化能力进行评价. 研究结果表明, 脱细胞处理能够有效去除骨组织中的细胞成分, 使DNA含量显著下降. DBM经胃蛋白酶处理后溶于六氟异丙醇(HFIP), 可进行静电纺丝, 制备的PLLA/DBM[m(PLLA)∶m(DBM)=10∶0, 9∶1, 7∶3, 5∶5]电纺纤维具有良好的亲水性, 且无细胞毒性, 对骨髓间充质干细胞的黏附及成骨分化有明显的诱导促进作用, 体外生物矿化效果优良.     

柠檬酸改性壳聚糖水凝胶的制备与性能

采用多元有机酸柠檬酸(CA)对壳聚糖(CS)进行改性,并通过冷冻-凝胶处理形成CSCA水凝胶来提高CS的湿态力学性能。采用红外吸收光谱分析CA改性CS的作用机理,通过扫描电镜(SEM)、孔隙率、吸水动力学及拉/压力学性能测试优化CA的添加量(m(CA)∶m(CS-CA))和CS与CA在乙醇水溶液中的质量分数(w(CS-CA))。结果表明:CA主要是通过其结构中含有的羧酸位点与质子化CS的NH_3~+形成稳定的离子键进行物理交联;冷冻-凝胶处理可得到孔隙互相连通的多孔结构CS-CA水凝胶;当m(CA)∶m(CS-CA)=0.3、w(CS-CA)=3%时可获得性能最优的CS-CA水凝胶。     

用高度取向石墨烯/聚乳酸(Gr/PLLA)复合超细纤维构建神经导管

制备了一种高度取向的石墨烯(Gr)/聚乳酸(PLLA)复合超细纤维,并构建了神经导管,研究了Gr/PLLA促进神经细胞生长与分化的协同诱导作用.研究结果表明,Gr/PLLA具有较好的纤维形貌与取向度;Gr的引入提高了纤维的热性能及力学性能;Gr加入量(≤1%)的增加及纤维取向度的提高使雪旺细胞(SCs)的黏附数量及伸展比例均呈增加趋势;Gr/PLLA纤维可促进SCs的增殖,雪旺细胞在96 h时达到最佳生长状态,表明Gr/PLLA纤维具有较好的细胞相容性.基于细胞形貌及轴突数量统计发现,Gr/PLLA纤维也能促进大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤(PC12细胞)的神经分化.直径为2 mm的Gr/PLLA纤维导管具有较好的纤维取向度和抗压能力,能促进细胞沿管轴方向取向生长.     

电纺纤维的刚度对iPS-MSCs黏附和迁移的影响

采用退火处理方法调控电纺聚左旋乳酸(PLLA)纤维的刚度,研究了纤维刚度变化对诱导多能干细胞来源的间充质干细胞(iPS-MSCs)的形貌、增殖和迁移行为的影响.结果表明,退火处理对纤维的直径影响不大[退火前(1.26±0.25)μm,退火后(1.24±0.26)μm],但提高了纤维结晶度和力学性能,导致纤维刚度增加1.73倍.将iPS-MSCs在退火处理的纤维支架上培养24 h后的细胞骨架铺展面积及7 d后的细胞增殖分别是未处理前的1.78和1.18倍.纤维刚度的提高影响iPS-MSCs的迁移并促进迁移相关基因Integrinβ1,Rho A和Rock1的表达上调.通过退火处理提高电纺PLLA纤维刚度可作为仿生支架构建中调控细胞生物功能的一个重要手段.