靜電紡聚氨酯彈性體PEUU-明膠復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、組織工程技術(shù)的發(fā)展為人造皮膚移植提供了新的方法，如何制造性能優(yōu)良的仿生人造皮膚對(duì)于有效地緩解臨床上對(duì)人造皮膚的極大需求具有重大意義?？山到饩郯滨椥泽w由于具有彈性好，分子結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)，性能可調(diào)節(jié)，容易加工成型等優(yōu)點(diǎn)，在人造皮膚領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力。然而單純的合成高分子仍然不能夠滿足人造皮膚支架的生物相容性要求，因此，通過(guò)天然材料與合成材料共混，以制備出綜合性能優(yōu)良的復(fù)合支架，成為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。
　　本研究中，我們

2、首先通過(guò)溶液聚合的方法，自主合成了一種可降解聚氨酯彈性體PEUU。采用低分子量的 PCL作為軟段，采用直鏈狀的 HDI作為硬段的一部分，采用丁二胺作為擴(kuò)鏈劑。紅外結(jié)果表明，PEUU分子結(jié)構(gòu)中含有氨基甲酸酯結(jié)構(gòu)。通過(guò) GPC測(cè)定其重均分子量為155,000。PEUU具有優(yōu)良的彈性，然而單純的PEUU仍然不能滿足作為皮膚組織工程支架的綜合性能要求，因此，我們采用天然材料與其進(jìn)行共混。
　　通過(guò)靜電紡絲工藝，制備了PEUU納米纖維支架和

3、明膠含量不同的納米纖維支架，采用戊二醛對(duì)所制備的靜電紡復(fù)合支架進(jìn)行交聯(lián)，交聯(lián)時(shí)間為24小時(shí)。研究了它們的基本性能，發(fā)現(xiàn)明膠的加入會(huì)降低纖維支架的力學(xué)性能；當(dāng)明膠含量為25％時(shí)，支架表現(xiàn)出了非常好的親水性。隨著明膠含量的增加，復(fù)合支架的結(jié)晶度逐漸降低。經(jīng)過(guò)戊二醛交聯(lián)之后的復(fù)合支架，由于明膠分子中交聯(lián)結(jié)構(gòu)的存在，使得復(fù)合支架的結(jié)晶性能有顯著下降。體外生物相容性測(cè)試以小鼠成纖維細(xì)胞（L929）作為種子細(xì)胞。MTT，細(xì)胞電鏡，染色結(jié)果均表明，當(dāng)

4、PEUU與明膠質(zhì)量比例為75:25時(shí)，復(fù)合支架表現(xiàn)出良好的生物相容性。通過(guò)以上表征可以看出，當(dāng)PEUU與明膠的質(zhì)量比為75:25時(shí)，復(fù)合納米纖維支架表現(xiàn)出良好的綜合性能。
　　納米纖維直接負(fù)載活性物質(zhì)容易造成突釋現(xiàn)象，為了延緩活性物質(zhì)的釋放時(shí)間，采用天然層狀蒙脫土作為活性物質(zhì)的載體材料。由于天然蒙脫土的層間距較小，不利于藥物分子的插入，因此采用有機(jī)分子十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）對(duì)天然鈉基蒙脫土進(jìn)行有機(jī)改性，得到有機(jī)蒙脫土CT

5、AB-OMMT。以抗菌藥物阿莫西林（AMX）作為模型藥，通過(guò)溶液插層法將 AMX藥物分子插入到有機(jī)蒙脫土CTAB-OMMT層間，得到了載藥有機(jī)蒙脫土 AMX@CTAB-OMMT。通過(guò)對(duì)插層及改性前后的蒙脫土進(jìn)行XRD分析，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)CTAB改性的有機(jī)蒙脫土的層間距從天然蒙脫土的1.501 nm增加到1.988 nm。藥物插入到蒙脫土的層間之后，載藥蒙脫土的層間距又進(jìn)一步增加到2.015 nm，表明藥物分子成功負(fù)載到了蒙脫土的層間。通過(guò)熱重

6、分析，紅外分析和透射電鏡TEM分析，可以進(jìn)一步表明藥物分子與層狀有機(jī)蒙脫土的成功復(fù)合。
　　為了進(jìn)一步得到可以減緩活性物質(zhì)釋放速率的復(fù)合支架，本研究以六氟異丙醇作為溶劑，以PEUU和明膠質(zhì)量比為75:25配成紡絲液（PU75），將載藥有機(jī)蒙脫土AMX@CTAB-OMMT加入到PU75紡絲液中，充分混勻后得到負(fù)載藥物的無(wú)機(jī)材料與有機(jī)材料共混的靜電紡絲納米纖維復(fù)合支架。通過(guò)對(duì)復(fù)合支架的纖維形貌觀察，發(fā)現(xiàn)載藥有機(jī)蒙脫土的加入對(duì)納米纖維的

7、表面形貌并沒(méi)有顯著影響。通過(guò)接觸角實(shí)驗(yàn)表明加入載藥有機(jī)蒙脫土之后的復(fù)合納米纖維支架的親水性要好于單純的PEUU和明膠共混的PU75納米纖維。力學(xué)測(cè)試結(jié)果表明，蒙脫土的加入顯著地提高了PU75納米纖維的力學(xué)性能，這主要是由于納米顆粒起到了增強(qiáng)的作用。生物相容性實(shí)驗(yàn)表明，相比于PU75納米纖維而言，載藥有機(jī)蒙脫土的加入并沒(méi)有對(duì)L929細(xì)胞起到抑制作用。細(xì)胞電鏡的觀察結(jié)果也表明，L929細(xì)胞在含有載藥蒙脫土的復(fù)合支架上仍然表現(xiàn)出形貌良好的生長(zhǎng)

8、行為。為了研究藥物的釋放行為，我們將含有改性蒙脫土，抗菌藥物AMX和PU75的共混納米纖維作為一個(gè)對(duì)照組，將只含抗菌藥物和PU75的納米纖維作為另外一個(gè)對(duì)照組。結(jié)果表明，通過(guò)溶液插層法制備的載藥蒙脫土與PU75復(fù)合的納米纖維復(fù)合支架相比于對(duì)照組，可以有效地延長(zhǎng)藥物的釋放時(shí)間?？咕鷮?shí)驗(yàn)的結(jié)果也證實(shí)了緩釋實(shí)驗(yàn)結(jié)論。皮膚刺激性過(guò)敏試驗(yàn)結(jié)果表明含有載藥有機(jī)蒙脫土的納米纖維復(fù)合支架對(duì)于老鼠皮膚并沒(méi)有刺激作用，為其作為組織工程支架的進(jìn)一步應(yīng)用提供了