同軸復(fù)合納米纖維的制備、表征及其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用.pdf

1、本文研究了靜電紡絲技術(shù)特別是同軸共紡技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程和透光復(fù)合材料領(lǐng)域的應(yīng)用，重點探索該技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用前景，包括藥物釋放載體、醫(yī)用載藥縫合線和組織工程支架三個方面。在藥物釋放體系的研究方面，采用不同的模型藥物和聚合物體系，分別成功制備了GS／PCL、RT／PCL、TCH／PLLA等殼一芯復(fù)合纖維，研究了藥物濃度和聚合物濃度以及溶劑體系變化對電紡纖維形貌、力學(xué)性能、降解率和藥物釋放性能的影響；在載藥縫合線制備方面，以TCH和P

2、LLA材料為主要研究體系，探討了同軸共紡過程中纖維的形貌和結(jié)構(gòu)變化，包括中空纖維和無芯纖維的形成。研究了定向收集過程中圓盤轉(zhuǎn)速和聚合物的選擇與纖維定向程度的關(guān)系，測試了不同纖維膜和縫合線的理化性能，比較了兩種不同載藥縫合線的釋藥特性以及不同材質(zhì)縫合線的拉伸力學(xué)性能；在組織工程支架制備方面，研究了溶劑對電紡過程，特別是電紡纖維表面形貌的影響。并以PLLA／Gelatin混合電紡纖維的制備為例，探討了天然高分子和合成高分子材料的混合電紡，分

3、析了電紡纖維力學(xué)性能的變化。采用選擇性溶解技術(shù)研究了在PLLA纖維表面獲得較大孔徑的可行性；在透光復(fù)合材料方面，初步探索了以殼．芯雙層納米纖維為前體，通過模壓熱熔等步驟制備纖維增強透光復(fù)合材料的可行性；得出的主要結(jié)論如下： (1)應(yīng)用同軸共紡技術(shù)，成功地將三種不同的模型藥物包括脂溶性的白藜蘆醇、水溶性的硫酸慶大霉素和鹽酸四環(huán)素包覆到兩種生物可降解聚合物PCL和PLLA超細(xì)纖維中。SEM觀察表明，芯層中藥物的濃度對殼一芯纖維的直徑

4、影響不大，而隨殼層聚合物濃度增大，殼一芯纖維的直徑逐漸增大；TEM觀測顯示，這些復(fù)合纖維的壁厚一般在100nm左右，因而有可能實現(xiàn)在較短時間內(nèi)完全降解，使之在醫(yī)療等領(lǐng)域發(fā)揮特殊作用；力學(xué)性能測試表明纖維膜的力學(xué)強度不僅與纖維的平均直徑有關(guān)，還與纖維表面的珠狀物多少有關(guān)：降解實驗結(jié)果顯示纖維膜的降解與芯層中藥物的親水性和藥物的分布有密切關(guān)系，親水性大的藥物有助于纖維的降解。 (2)采用混合電紡和同軸電紡技術(shù)可以獲得兩種不同釋藥特性

5、的載藥纖維?；旒徖w維形成類似基質(zhì)型藥物釋放體系，藥物容易分布在纖維表面和內(nèi)部，能夠?qū)⑺幬锟焖籴尫懦鰜恚@種釋藥模式在口服給藥中，由于藥物出現(xiàn)進(jìn)發(fā)釋放可能引起副作用和降低藥物的療效，但在抗生素的治療中，往往在短期內(nèi)需要大劑量的藥物才能殺滅細(xì)菌和病毒，這種釋藥方式是有利的。同軸共紡纖維具有較好的殼一芯結(jié)構(gòu)，形成類似儲庫型的藥物釋放裝置，使藥物受控釋放，更適合長期、小劑量的藥物釋放，可滿足如激素類藥物、生長因子、長效抗癌藥物和毒副作用較大的藥

6、物等的緩慢釋放。因此，根據(jù)治療的目的可以選擇不同的載藥模式。 (3)在同軸共紡過程中，溶劑的選擇能夠影響藥物的載藥量和藥物在纖維中的分布。在TCH/PLLA殼芯纖維的制備中，以HFIP為溶劑的體系比氯仿和甲醇混合溶劑能夠加載更多的藥物，且藥物在共紡纖維中所占體積減小。 (4)在同軸共紡過程中，射流的分裂可能導(dǎo)致不含芯層材料的單組分纖維產(chǎn)生，芯層也可能偏離纖維的中部，部分藥物會聚積到纖維表面。 (5)在定向纖維的收

7、集中，圓盤轉(zhuǎn)速增大可增加纖維的定向程度，但高速旋轉(zhuǎn)引起的空氣流動可能將纖維吹散而影響定向分布。纖維的收集率與聚合物的種類有密切關(guān)系，電荷聚積較多的纖維會排斥后續(xù)纖維的沉積，影響纖維的收集率。 (6)由不同材料制備的纖維線力學(xué)性能相差較大，在芯層中添加藥物使纖維線的彈性模量增大，但不會明顯降低纖維的力學(xué)強度，“O”型打結(jié)對纖維線的強度影響較小。 (7)電紡過程中，溶劑的物理性質(zhì)對制備纖維的形貌有很大影響，聚合物和溶劑的溶度

8、參數(shù)的差值較小是獲得均一纖維的一個重要因素，纖維表面多孔結(jié)構(gòu)的形成取決于溶劑和聚合物的組合。在天然高分子材料和合成高分子材料混合電紡時，當(dāng)兩者在共同的溶劑中相容時，合成材料的加入能改善天然材料的力學(xué)性能。選擇合適的材料和溶劑組合，有可能通過選擇性溶解技術(shù)獲得表面具有較大孔徑的多孔纖維。 (8)采用同軸電紡技術(shù)成功制備了殼．芯結(jié)構(gòu)的PMMA/Ny10n一6雙層復(fù)合纖維，電鏡分析表明芯層的直徑小于可見光的波長，且纖維的直徑隨殼層溶液