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作为药物释放载体的电纺超细纤维
静电纺丝纤维具有高的比表面积和类似于天然细胞外基质的纳米尺度结构，使得其在药物释放及组织工程方面显示出很大的应用潜力。对电纺丝技术的原理和特点，载药电纺纤维的制备方法及其在创伤敷料、术后防粘连、抗癌中的应用做一综述。
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静电纺丝及其在生物医用材料中的应用
静电纺丝是一种广泛使用的制备新型纳米纤维的技术,聚合物溶液在电场力作用下形成两纳米到几微米的纤维.静电纺丝纤维与普通纤维相比,具备表面积体积比高,孔隙率可调节,延展性好,纤维精细程度与均一性高等优点,已成功应用于纳米催化、光电子、生物医药、国防和安全等各个领域.文章综述了静电纺丝技术、静电纺丝纤维特性及其在生物医用材料如组织工程支架、伤口敷料、酶固定、药物控释中的应用,指出了目前研究中存在的科学问题,展望了未来研究的发展方向及临床的应用前景.
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静电纺丝法制备聚乳酸防粘连纤维膜的研究
对聚消旋乳酸（P L A）及改性材料通过静电纺丝法制备防粘连纤维膜，考察了不同纤维膜在Tg、形貌、力学性能以及降解时间四个方面。结果显示，不同纤维膜在静电纺丝参数相同的条件下获得的纤维直径相似，但聚乙二醇（P E G）和ε-己内酯（ε-C L）的加入均可降低PLA的Tg和降解时间，ε-CL的加入大大提高了PLA纤维膜的断裂伸长率。
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静电纺丝技术在生物医用材料领域中的应用
电纺丝是一种使带电荷的聚合物溶液或熔体在静电场中射流来制备聚合物超细纤维的加工方法.由于电纺丝技术制得的纤维,其直径可达纳米级,因此电纺丝纤维应用广泛.对静电纺丝技术的一些重要特性和当前在生物医用材料领域中的应用进行综述.
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静电喷射法制备纳米中药控释给药制剂的前景与展望
静电喷射是一种简易的获得纳米粒子或纤维状物质的方法.利用这种技术能够将药物封装在聚合物纳米颗粒或纤维材料之中,从而提高药物的分散性与稳定性,延长药物的作用时间,降低毒副作用,并可制成靶向性制剂.通过选择不同的聚合物体系,调节静电喷射工艺参数,可以控制药物的释放速度和释放周期,从而设计制备出具有快速、缓慢、持续或阶段性等不同释药特性的制剂.本文旨在讨论静电喷射技术的基本原理及其在制备纳米控释材料的研究进展,并对静电喷射技术应用于制备纳米中药缓/控释给药系统的前景进行展望.
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静电纺丝丝素蛋白水溶液制备无纺布
对不同条件下的丝素蛋白水溶液静电纺丝进行研究.在扫描电子显微镜(scanning electronic microscope,SEM)下观察了不同条件下制备出的丝素蛋白纤维的微观形貌,并用傅立叶变换红外光谱(Fourier transform infrared,FTIR)分析丝素蛋白在产物中的构象.结果 表明,丝素蛋白无纺布中的丝素蛋白以无规线团/silk Ⅰ为主,甲醇处理后,丝素蛋白无纺布中β折叠的含量明显增加.本研究为静电纺丝法制备丝素蛋白无纺布提供了新的途径,这种无纺布由于在制备过程中没有使用有机溶剂作静电纺丝溶剂,也没有共混其他聚合物,减少了溶剂残留并简化了制备过程,它将可被用于组织工程支架.
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纳米纤维结构支架的构建及其对再生医学的意义
通过静电纺丝技术可以仿生天然细胞外基质(ECM)的结构特点和生物学功能,构建具有纳米纤维结构的细胞生长支架,为引导组织的再生与修复提供理想的细胞生长微环境.本文介绍了静电纺丝技术的基本原理、影响支架微观结构的主要因素、以及支架在介导细胞生长中的作用和一些应用探索;重点阐述了近几年来静电纺丝技术在促进细胞黏附、增殖以及支持干细胞生长和分化等方面的研究进展,并对今后的研究提出了展望和思考.
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利用电纺生物膜进行多细胞片层制备的方法研究
目的机体损伤和病变造成的组织缺损通常可以组织工程的方式来进行修复。方法本研究结合细胞片层技术和静电纺丝技术,利用脂肪干细胞制备多细胞片层，并对各种电纺生物膜结构形貌、亲水性能、力学性能、以及与脂肪干细胞相容性等进行较为深入的比较研究。结果表明制备的仿细胞外基质(ECM)结构的多孔网状电纺生物膜在形态上模拟ECM，而且具有孔隙率高,贯通性好,比表面积高,利于细胞的生长和粘附的特点。结论本研究利用电纺生物膜作为支撑膜，增加了细胞的增殖空间和营养物质的流通，又保证了细胞片层在转移过程中的完整性，从而给临床多细胞片层移植治疗提供了一个简便易行的操作方法。
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胶原/丝素电纺纳米纤维膜体外培养肝细胞的研究
本实验采用静电纺丝技术制备胶原/丝素纳米纤维支架,对支架上培养的人肿瘤肝细胞HepG2进行形态学观察、细胞功能和代谢功能检测.胶原/丝素纳米纤维支架以六氟异丙醇(HFIP)为溶剂通过静电纺丝技术制备,5种支架材料胶原和丝素配比分别为10∶0、7∶3、5∶5、3∶7、0∶10.扫描电镜结果显示制备的纤维平均直径在550 ～1100 nm之间,随着丝素含量的增加纤维平均直径增加.细胞培养结果显示HepG2细胞在材料表面生长状态良好并与支架材料紧密结合.随培养时间延长,常规培养组细胞在第5d后逐渐死亡,失去细胞功能,胶原/丝素纳米纤维支架组细胞在4～9d内能够维持稳定状态,其尿素合成、蛋白分泌与常规培养组有明显差别,其中丝素含量为50％组的细胞状态和细胞功能高于其它组.实验表明胶原/丝素纳米纤维支架材料细胞相容性良好,较之常规培养细胞增殖效果明显,维持功能表达时间延长,有望用于改善人工肝生物反应器中的细胞活性,维持细胞功能表达.
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蚕丝蛋白/PCL共混取向纤维的力学性质与细胞响应
蚕丝蛋白因其良好的机械强度、生物相容性和耐灭菌性,是目前骨修复领域不可多得的天然蛋白支架材料.为提高蚕丝蛋白支架对细胞定向移动的引导能力和力学强度,采用静电纺丝方式制备较高取向度的PCL/蚕丝蛋白共混纤维支架,并与非取向型对比.通过扫描电镜图像分析技术表征静电纺丝纤维表面的取向度,并比较不同纤维排列结构下的力学性质.间充质干细胞在骨修复中应用广泛.人源骨髓间充质干细胞来自健康献髓者,在体外培养条件下,测试不同结构材料对间充质干细胞增殖的影响,并使用活细胞工作站实时追踪细胞在不同材料表面的运动功能.结果表明,在取向静电纺丝纤维支架中,91％的纤维分布于±10°范围以内,且该支架具有力学的各向异性,具有较大的轴向拉伸模量.在间充质干细胞增殖96 min后,中取向静电纺丝纤维支架组的细胞数量产生显著差异.在取向纤维材料表面生长的间充质干细胞展现出小的细胞分布夹角,仅为6.57°±4.45°,同时,取向纤维表面的细胞长度有显著提高(236.46±82.00) μm.在进一步的实时细胞追踪中,在细胞的主要移动方向上,取向纤维表面的细胞分解移动速度达6.66 μm/h,远远高于其他表面.因而,取向静电纺丝纤维支架可能在体内应用中支持成体干细胞增殖,并加快早期细胞定向迁移.
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静电纺胶原/丝素复合微纳米纤维的制备及细胞相容性研究
采用静电纺丝技术制备胶原/丝素复合微纳米纤维,对其理化性能进行表征并观察其细胞相容性.以六氟异丙醇(HFIP)为溶剂,将胶原和丝素以100∶0、70∶30、50∶50、30∶70、0∶100的质量比共混进行电纺.制备的五种材料经戊二醛蒸汽交联12 h.采用扫描电镜、红外光谱、X射线衍射、热重分析和拉伸力学性能测试等方法对其理化性能进行表征.材料种植成纤维细胞后,通过扫描电镜和噻唑兰(MTT)比色法观察其细胞相容性.结果显示制备的纤维平均直径在550 ～1 100nm之间,随着丝素含量的增加纤维平均直径增加.交联后纤维的β化程度、结晶度和热稳定性均有一定提高,且随着丝素含量的增加提高越明显;交联后材料的力学性能优于交联前;当丝素含量为70％时,纤维膜的平均断裂强度为(8.70±1.05) MPa,高于其它配比的纤维膜.细胞在材料表面生长状态良好;丝素含量为70％组的细胞粘附和增殖高于其它组,与细胞培养板相比无显著性差异,表明其细胞相容性良好,可望成为一种新型的组织工程支架材料.
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胶原/壳聚糖复合纳米纤维膜引导骨再生的细胞学研究
采用静电纺丝技术制备胶原/壳聚糖复合纳米纤维膜,研究其作为引导骨再生生物膜的细胞生物相容性及诱导成骨性.以乙酸为溶剂,聚环氧乙烯(PEO)为增塑剂,采用静电纺丝技术制备胶原纳米纤维膜及不同比例的胶原/壳聚糖复合纳米纤维膜(胶原、壳聚糖、PEO质量比5∶1∶4,5∶2∶3,5∶4∶1),电子显微镜观察4种纳米纤维膜的表面形态;将骨髓间充质干细胞种植于胶原纳米纤维膜及表面形态较好的胶原/壳聚糖纳米纤维膜上,通过MTT法、碱性磷酸酶检测、细胞内胶原检测、免疫荧光染色及茜素红染色法观察,研究其细胞生物相容性及诱导成骨性.扫描电子显微镜观察胶原纳米纤维膜及质量比为5∶1∶4的胶原/壳聚糖复合纳米纤维膜的纤维光滑,直径均一.MTT法检测显示,胶原纳米纤维膜和胶原/壳聚糖复合纳米纤维膜均可促进骨髓间充质干细胞的粘附和增殖.细胞培养14 d后,胶原/壳聚糖复合纳米纤维膜上细胞内胶原含量检测为2.02 mg/gport,高于胶原纳米纤维膜组的1.63 mg/gport胶原含量(P＜0.05),且胶原/壳聚糖复合纳米纤维膜上细胞内碱性磷酸酶、骨钙素及钙化结节的形成均高于胶原纳米纤维膜组.胶原/壳聚糖复合纳米纤维膜可促进骨髓间充质干细胞的增殖和分化,有望应用于骨再生的研究.
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牙周膜细胞在网格型与无纺型聚乳酸纳米纤维支架材料上体外培养的研究比较
研究对比牙周膜细胞在无纺型和网格型聚乳酸纳米纤维膜上的生长行为,探讨支架结构对细胞生长的影响.采用静电纺丝技术,用金属平板或金属网分别接收,得到无纺型和网格型聚乳酸纳米纤维膜;通过SEM观察两种支架形貌差异,并测试比较它们的力学性能.通过MTT测试和SEM观察,比较无纺型和网格型纳米纤维膜对细胞生长的影响.实验结果:网格型膜的纤维直径平均为500～600 nm;无纺型膜的纤维直径大于网格型膜,平均直径约为700 nm,但网格型膜的拉伸断裂应变略大.牙周细胞与支架联合培养的MTT结果显示,与在聚苯乙烯(TCPS) 培养板上的培养比较,两种纳米纤维膜都显示出促进细胞增殖的效果,其中网格膜的促进效果比无纺膜更加明显.SEM观察的结果显示,细胞无法进入无纺型膜内部生长,而网格型膜中由疏松纤维堆积形成的大孔结构则非常有利于细胞进入支架内部,细胞在后者上生长良好.因此,网格型纳米纤维支架是一种优于纤维为完全无纺排布的支架,更适用于组织工程研究.
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以水为溶剂的电纺丝明胶纤维的制备及性能研究
本研究以水为溶剂通过静电纺丝制备一种明胶纤维.通过调节明胶水溶液浓度和静电纺丝环境温度,采用SEM研究了不同浓度、温度条件下纤维的微观形貌及直径分布.并对采用戊二醛交联后明胶纤维的形貌变化、热力学及力学性能变化进行了研究.结果表明:优化后的纺丝液浓度为33%(质量分数),温度为加℃.得到的明胶纤维的直径在120nm～210nm之间.交联后的纤维发生溶并,焓值降低,力学性能提高,在水中能够充分溶胀.该体系采用水为溶剂改善了采用有机溶剂的纤维残留潜在毒性问题,可以以更具生物安全性的方式负载多肽类药物或生长因子,在医药及组织工程支架领域具有潜在的应用价值.
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静电纺纳米纤维基组织工程大孔支架的研究进展
静电纺丝作为一种纳米纤维支架的仿生构建方法,已在组织工程和再生医学领域中得到越来越多的应用和关注.但是,静电纺支架的主要问题是密集排列的纳米纤维之间的空隙很小,阻碍细胞的长入和三维(3 D)组织的形成.为了解决这一问题,近年来已发展了许多用于扩大静电纺纳米纤维支架孔尺寸的制备方法.首先概述组织工程支架中大孔对细胞行为的影响,然后对静电纺纳米纤维3D大孔支架的制备方法和技术研究进展进行综述,讨论这些3D大孔支架促进细胞长入的效果,后对静电纺3D大孔支架在组织工程中应用的主要挑战和前景,提出了看法.
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电纺聚乳酸-羟基乙酸共聚物/Ⅰ型胶原-聚己内酯双层膜预防腱周粘连的相关研究
目的 探讨聚乳酸-羟基乙酸共聚物/Ⅰ 型胶原-聚己内酯双层膜的结构、成分、亲水性、组织相容性和细胞毒性,以及该膜对鼠L929成纤维细胞黏附和活性的影响,从而明确该电纺膜在预防肌腱断裂后腱周粘连的可行性.方法 制备单纯电纺聚乳酸-羟基乙酸共聚物膜和电纺聚乳酸-羟基乙酸共聚物/Ⅰ 型胶原-聚己内酯双层膜.通过扫描电镜、红外光谱、接触角检测分析电纺膜的超微结构、成分以及亲水性能;通过溶血试验、热原试验、致敏试验和MTT法验证电纺膜的组织相容性和细胞毒性;将鼠L929细胞种植在单纯电纺聚乳酸-羟基乙酸共聚物膜和电纺聚乳酸-羟基乙酸共聚物/Ⅰ型胶原-聚己内酯双层膜上,体外培养4 d后进行死/活细胞染色,通过共聚焦显微镜观察比较L929细胞在两组膜上的黏附和活性情况.结果 两种电纺膜由纳米级-微米级的纤维丝有序排列,形成致密多孔的网状结构.且溶血试验、热原试验、致敏试验结果均呈阴性.MTT检测发现,L929细胞在电纺聚乳酸-羟基乙酸共聚物/Ⅰ型胶原-聚己内酯双层膜的DMEM浸提液组和正常培养液组中的OD570值的差异没有统计学意义(P>0.05);死/活细胞染色提示,鼠L929成纤维细胞在电纺聚乳酸-羟基乙酸共聚物/Ⅰ 型胶原-聚己内酯双层膜的 Ⅰ型胶原-聚己内酯层上第4天的黏附率和生存率显著高于对照组(P<0.05),而L929细胞在单纯电纺聚乳酸-羟基乙酸共聚物膜上的黏附率和生存率显著低于对照组(P<0.05).结论 电纺聚乳酸-羟基乙酸共聚物/Ⅰ 型胶原-聚己内酯双层膜是由纳米级-微米级有序排列的纤维丝构成的多孔膜片,而且组织相容性良好,无明显细胞毒性.其聚乳酸-羟基乙酸共聚物层可以有效抑制成纤维细胞的黏附和生存,Ⅰ型胶原-聚己内酯层可以促进细胞的黏附和存活.电纺聚乳酸-羟基乙酸共聚物/Ⅰ 型胶原-聚己内酯双层膜对预防肌腱断裂后腱周粘连具有潜在的临床应用价值.
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载洛伐他汀纤维膜促糖尿病大鼠皮肤修复的研究
目的 探讨载洛伐他汀纤维膜(Lov/PDLGA)对糖尿病大鼠皮肤创伤的促修复作用. 方法 采用高压静电纺丝技术制备Lov/PDLGA,扫描电子显微镜观察纤维形貌,高效液相色谱法检测纤维膜载药量、包封率和体外药物释放行为.建立糖尿病大鼠皮肤损伤模型,分别覆盖空白纤维膜(PDLGA)和Lov/PDLGA,另以自然愈合创面为对照,观察各组创面愈合速度. 结果 Lov/PDLGA纤维直径(2.66±0.73)μm.载药量、包封率分别为(7.39±0.40)％、(80.45±4.39)％.4h体外药物突释量(33.86±7.07)％,随后5d缓慢持续释放药物(79.72±1.11)％.Lov/PDLGA组创面20 d愈合(99.98±0.61)％,愈合速度快于其余组(P＜0.05). 结论 Lov/PDLGA可通过持续释放载洛伐他汀促进糖尿病大鼠皮肤创面愈合,有望应用于糖尿病皮肤溃疡治疗.
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不同消毒方法对电纺组织工程支架性能的影响
目的 探讨三种不同消毒方法对电纺聚乳酸(PLA)支架性能和生物相容性的影响.方法 采用红外光谱、X射线衍射、热重分析、四甲基偶氮唑盐(MTT)比色法、水接触角和扫描电镜检测经三种方法消毒后电纺PLA支架理化性能及其生物相容性,同时对比分析环氧乙烷改良法灭菌后支架的生物相容性.结果 三种不同方法消毒后电纺PLA支架物理性能都有不同程度的改变,其中环氧乙烷组支架纤维融合严重,乙醇组支架亲水性改善为明显;MTT结果表明乙醇组支架上细胞增殖能力强;环氧乙烷改良法灭菌后支架材料的生物相容性有明显提高.结论 三种消毒方法均可用于电纺PLA材料的消毒,但乙醇浸泡法对电纺支架材料的组织工程学应用影响较小.
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静电纺丝技术制备壳聚糖-胶原纳米纤维膜及其引导颅骨骨再生的动物实验
目的 采用静电纺丝技术制备壳聚糖-胶原纳米纤维膜(nanofiber chitosan-collagen membrane,NCM),评价其引导颅骨骨再生的效果,为纳米屏障膜的临床应用提供依据.方法 用胶原、壳聚糖、聚环氧乙烷三者混合液进行静电纺丝可纺性研究,制备NCM,戊二醛蒸气交联.用扫描电镜及傅里叶变换红外光谱仪检测交联前后NCM结构及成分;甲基噻唑基四唑(methyl thiazolyl tetrazolium,MTT)实验评价小鼠胚胎成骨细胞前体细胞(MC3T3-E1)在NCM上的增殖情况.将胶原膜组(Bio-gide membrane,BGM)、加压冻干膜(compressed chitosan-collagen membrane,CCM)组和NCM-CCM组材料分别覆盖SD大鼠颅骨骨缺损(每组3只),空白对照组(3只)不覆盖屏障膜;术后6周取材分析各组新骨形成及屏障膜降解情况.结果 胶原、壳聚糖和聚环氧乙烷质量分数分别为4.0％、1.0％和3.5％时,混合液可通过静电纺丝技术制备NCM,交联后结构稳定性较好,傅里叶变换红外光谱显示交联过程并未改变纤维成分.NCM有良好的细胞相容性,MC3T3-E1细胞可在NCM表面快速附着并增殖.术后6周NCM-CCM组与BGM组均成骨明显,新生骨面积百分比分别为(43.10±1.49)％、(41.36±2.60)％,两组差异无统计学意义(P＞0.05);但均显著大于CCM组和空白对照组[分别为(33.10±1.41)％和(7.22±2.46)％](P＜0.05).结论 合理配比胶原、壳聚糖、聚环氧乙烷后可通过静电纺丝技术制备NCM,其有较强的引导骨再生的能力.
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牙周组织工程新技术的研究进展
由牙周炎等疾病导致的牙周支持组织丧失将引起牙齿逐渐松动脱落,进而影响发音和进食,甚至导致一系列生理和心理问题.组织工程作为可实现组织器官重塑及功能重建的技术,已在牙周组织再生中取得可喜成绩,但传统的构建方法在实现功能性牙周再生方面仍存在诸多不足.随着组织工程技术的进步,近年来涌现了一系列新技术、新方法,如细胞膜片技术、脱细胞技术、静电纺丝技术、三维打印技术等,为牙周组织再生带来新的希望.本文对近年来牙周组织工程领域取得的新进展及应用的新技术进行简要阐述,以期探讨未来牙周再生的发展方向.
