仿去上皮羊膜微納結構殼聚糖改性膠原—透明質酸復合電紡膜的研制及其性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、本文從以下幾部分進行了闡述。
  第一部分仿去上皮羊膜微納結構殼聚糖改性膠原-透明質酸復合電紡膜的研制。
  目的:利用高壓靜電紡絲與靜電吸附表面改性技術探討制備仿去上皮人羊膜超微結構殼聚糖改性膠原-透明質酸復合電紡膜的可行性,獲得膠原以乙酸為溶劑制備納米纖維以及在聚環(huán)氧乙烷為促電紡劑下膠原復合透明質酸制備納米纖維的最佳濃度配比,在此基礎上聯合交聯和靜電吸附表面改性技術優(yōu)化復合電紡膜的穩(wěn)定性與表面微納結構,以期為眼表損傷修復

2、用覆膜的研究提供實驗基礎,拓寬靜電紡絲納米技術和靜電吸附表面改性技術在生物醫(yī)學領域的應用范圍。
  方法:首先對人羊膜組織微觀形貌進行細致觀察分析,在此基礎上,采用具有良好生物相容性的天然高分子材料膠原、透明質酸和人工合成高分子材料聚環(huán)氧乙烷為主要的研究原料,通過對電紡原材料濃度配比的調整,優(yōu)化靜電紡絲各項參數,制備復合電紡薄膜。通過戊二醛交聯和透明質酸與殼聚糖靜電吸附作用,改善電紡薄膜的穩(wěn)定性和微納結構,肉眼觀察評估所制備的復合

3、電紡膜的透明性和可操作性,掃描電鏡檢測薄膜表面和斷面微結構,分析評價殼聚糖改性膠原-透明質酸復合電紡膜與去上皮人羊膜組織在微觀形貌上的相似性。
  結果:去上皮人羊膜基底膜和基質是由平均直徑分別為52.9±17.5nm和41.2±14.7nm的膠原纖維無規(guī)則排列組成的片層結構。在25℃,40%濕度環(huán)境中,推進速度為0.1ml/h,接收距離為10cm,電壓在10-15KV之間時,電紡處于穩(wěn)定狀態(tài)。10%w/v膠原以90%v/v乙酸為

4、溶劑電紡可以制備平均直徑為79.1±27.8nm的纖維薄膜;10%w/vCOL、0.1%w/vHA和7%w/vPEO以8∶1∶1體積比電紡可以制備平均直徑為106.6±40.9nm,表面光滑,具有良好分散性的納米纖維薄膜。戊二醛交聯不僅使復合電紡膜納米纖維形態(tài)和直徑(平均直徑為66.3±24.8nm)更接近于羊膜基底膜和基質,而且大大改善了薄膜的透明性和可操作性;在不影響復合膜纖維形態(tài)和直徑前提下復合膜實現殼聚糖表面改性并與去上皮人羊膜

5、微觀形貌更加相近。
  結論:本研究首先證實了膠原、透明質酸復合聚環(huán)氧乙烷電紡制備具有納米級直徑均一纖維薄膜的可行性;并在此基礎上,通過戊二醛交聯和靜電吸附表面改性方法對復合薄膜透明性和可操作性進行優(yōu)化,實現了對去上皮人羊膜組織微納結構的人工模擬,為臨床眼表損傷修復用眼表覆膜的研究和應用奠定了可靠的實驗基礎。
  第二部分仿去上皮羊膜微納結構殼聚糖改性膠原透明質酸復合電紡膜的物理化學性能研究。
  目的:對膠原-透明質

6、酸復合電紡膜、交聯膜和殼聚糖改性膜的物理化學性能進行表征,探討交聯和表面改性后處理對薄膜理化性能的影響,對比分析殼聚糖改性膠原-透明質酸復合電紡膜與去上皮人羊膜組織相應性能的差異,為進一步優(yōu)化該類眼表修復覆膜研究奠定實驗基礎,同時也為臨床上眼表組織修復支架的制備提供新的方法和研究思路。
  方法:采用紫外-可見光光度儀對不同薄膜的可見光透過率進行檢測,傅里葉轉換紅外線光譜分析不同薄膜的化學組成及變化,萬能測試機對薄膜的抗拉強度、楊

7、氏模量和最大伸長率進行測試分析,靜態(tài)水接觸角對不用薄膜的親疏水性進行分析比較。
  結果:干燥狀態(tài)下,在555nm波長處交聯膜和殼聚糖表面改性膜的可見光透過率分別為70%和75%,而羊膜僅為40%;在濕潤狀態(tài)下,在555nm波長處交聯膜和殼聚糖表面改性膜的可見光透過率分別增加到88%和89%,羊膜在該處的可見光透過率增加到74%。膠原-透明質酸復合電紡膜、交聯膜和殼聚糖改性膜的紅外光譜圖中均存在膠原、透明質酸特征性吸收峰,但交聯膜

8、和殼聚糖改性膜在2000-1000 cm-1附近的吸收峰強度降低,位于3314 cm-1、1619 cm-1和1430 cm-1附近的吸收峰信號變弱;殼聚糖改性膜中酰胺A,酰胺Ⅰ,Ⅱ鍵吸收峰波幅較交聯膜增強;在交聯膜和殼聚糖改性膜中,均未檢測到聚環(huán)氧乙烷特征性吸收峰;在殼聚糖改性膜中檢測到所有殼聚糖特征性吸收峰;殼聚糖改性膜與去上皮人羊膜相比均具有膠原、透明質酸特征性吸收峰,但殼聚糖改性膜在1750-1000 cm-1范圍內的吸收峰波幅

9、較去上皮人羊膜者低。殼聚糖改性膜的平均抗拉強度為31.39±6.61Mpa,略低于去上皮人羊膜(39.72±4.43 Mpa),而在同等強度外力作用時,形變量為交聯膜>殼聚糖改性膜>去上皮人羊膜。交聯膜和殼聚糖改性膜的平均水接觸角分別為18.6±1.7°和23.9±2.6°,均小于去上皮人羊膜(63.4±3.3°)。
  結論:膠原-透明質酸交聯膜和殼聚糖改性膜具有優(yōu)于去上皮人羊膜組織的良好透明性;經電紡、交聯和殼聚糖表面改性三步

10、法處理后膠原和透明質酸仍保持原有活性不變;殼聚糖改性膜具有與去上皮人羊膜相似的化學組成;雖然復合膜的抗拉強度稍遜于去上皮人羊膜組織,但其更好的彈性和更高的親水性對于我們后續(xù)細胞和組織相容性研究奠定了有利的理論基礎。
  第三部分仿去上皮羊膜微納結構殼聚糖改性膠原-透明質酸復合電紡膜生物相容性研究。
  目的:分析評價殼聚糖改性膠原-透明質酸復合電紡膜的生物相容性,為仿羊膜微納結構眼表覆膜的臨床應用和產業(yè)化提供理論依據和實驗基

11、礎,從根本上推進眼表修復用仿生人工薄膜材料的研制。
  方法:以去上皮人羊膜為對照,采用體外細胞培養(yǎng)法將人角膜上皮、結膜上皮細胞接種于殼聚糖改性膜上,掃描電鏡觀察細胞的粘附形態(tài),活死細胞染色檢測薄膜對細胞的毒性作用, CCK-8法比較細胞在薄膜表面的增殖能力;構建大鼠角膜急性堿燒傷模型,熒光素鈉和蘇木精-伊紅染色觀察殼聚糖改性膜移植后角膜上皮再生水平,肉眼觀察基質水腫和炎癥反應情況,評價薄膜的可操作性和在體生物相容性。
  

12、結果:角膜上皮細胞在殼聚糖改性膜上具有類似于正常角膜上皮的無規(guī)則扁平樣外觀,結膜上皮細胞在該膜上表現出細胞與材料相互融合現象;接種24h后在殼聚糖改性膜上角膜上皮細胞可檢測到極少量的細胞死亡而結膜上皮細胞未檢測到細胞死亡;細胞的增殖能力隨培養(yǎng)時間的延長而增強,差異有統(tǒng)計學意義(p<0.05),而同種細胞在不同薄膜上的增殖能力無明顯差異(p=1.12);殼聚糖改性膜在大鼠急性堿燒傷角膜表面保持良好的透明性,與基質面貼合緊密;薄膜下可見角膜

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