載藥芯殼結(jié)構(gòu)納米纖維的制備工藝與性能研究

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1、摘要摘要隨著人們從事戶外工作及體育活動(dòng)逐漸增多,運(yùn)動(dòng)損傷發(fā)生率逐年上升,其中跟腱斷裂的發(fā)病率也明顯增高,每年跟腱斷裂發(fā)病率已經(jīng)達(dá)到1.8例/萬人。目前,跟腱斷裂修補(bǔ)術(shù)是臨床中跟腱斷裂的主要治療手段。跟腱本身是一個(gè)相對缺乏血供的組織,跟腱斷裂術(shù)后恢復(fù)過程中容易引起切口感染、皮膚壞死、組織粘連和跟腱再斷裂等并發(fā)癥,發(fā)生率為10.1%。為了進(jìn)一步改善跟腱斷裂修補(bǔ)術(shù)的治療效果,避免術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生并促進(jìn)損傷組織良好恢復(fù),本論文提出采用具備藥物負(fù)載功能的新型縫合線進(jìn)行治療的方法。本論文利用近場同軸靜電紡絲技術(shù)制備了PLLA/PA-Heparin納米纖維縫合線,并表征了各項(xiàng)理化性能并深入研究了其對

2、跟腱損傷的愈合恢復(fù)作用。實(shí)驗(yàn)中,首先研究了各種因素對近場紡絲過程的影響和芯殼雙層纖維的制備工藝,制備了尼龍為芯層、聚乳酸為殼層載肝素藥物的復(fù)合纖維縫合線,優(yōu)化了纖維的制備工藝條件,改善和提高了纖維的機(jī)械性能,并較為全面的表征了該材料的生物相容性,最終在跟腱斷裂的大鼠模型中測定了縫合線各項(xiàng)使用性能。本論文獲得主要結(jié)論如下。首先,在縫合線制備工藝與性能表征方面:(1)搭建了能夠高精度移動(dòng)的X-YStage,應(yīng)用于近場紡絲技術(shù),獲得了具有良好取向性的纖維。研究表明,溶液粘度是近場紡絲能否穩(wěn)定進(jìn)行的主要因素,能夠穩(wěn)定近場紡絲的粘度范圍為600~1000MPa?s;纖維間距達(dá)到1μm時(shí)將引起纖維

3、互溶,合適纖維間距為10μm;隨著接收板移動(dòng)速率增大,纖維直徑能夠不斷細(xì)化,當(dāng)接收移動(dòng)速度60mm/s時(shí)制備纖維性能最優(yōu)。(2)選用PA-6為芯層、PLLA為殼層進(jìn)行了近場同軸紡絲,確定推注速率殼層2mL/h和芯層4mL/h為最佳。優(yōu)化和確定了各項(xiàng)工藝參數(shù),紡絲距離0.5~3.0mm,紡絲電壓1.0~3.0kV,獲得纖維排布有序,具備芯殼結(jié)構(gòu),直徑分布均一,吸水率高于36%,力學(xué)強(qiáng)度PP6組最高達(dá)到143.9MPa。(3)制備了殼層負(fù)載肝素的PLLA/PA芯殼纖維縫合線,載藥后正交實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度最高為103.8MPa,采用熱定型工藝改善力學(xué)性能后,強(qiáng)度提高約12.2%,達(dá)到116.5MPa;

4、體外緩釋實(shí)驗(yàn)中,28天內(nèi)藥物釋放曲線平滑,起始期(3~5天)無突釋現(xiàn)象,負(fù)載1.50wt%組藥物釋放率最高,達(dá)到88.5%,模擬體液pH值和纖維降解質(zhì)量損失率隨釋放時(shí)間的變化同藥物釋放曲線相一致。I西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文另一方面,對纖維縫合線的生物相容性進(jìn)行了表征:(4)小鼠C2C12成肌細(xì)胞培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)負(fù)載肝素縫合線細(xì)胞相對增殖率>75%,無細(xì)胞毒性;通過血小板粘附實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)隨著肝素負(fù)載濃度升高血小板的粘附密度顯著下降,測定溶血率<5%,證明該載藥縫合線具備良好的血液相容性。(5)在各組樣品植入大鼠腹腔后,HE染色發(fā)現(xiàn)載藥縫合線炎癥細(xì)胞數(shù)量遠(yuǎn)少于臨床所用縫合線,免疫炎癥反應(yīng)較弱,傷口

5、愈合良好,表明該載藥縫合線具備良好組織相容性。(6)大鼠跟腱斷裂模型分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),載肝素縫合線與臨床使用縫合線的跟腱組織相比,蛋白轉(zhuǎn)化因子TGF-β1分布廣泛、含量更多,血管內(nèi)皮生長因子VEGF濃度更高,能夠顯著促進(jìn)跟腱組織內(nèi)源性愈合,同時(shí)載藥組未見皮膚壞死、跟腱粘連等并發(fā)癥。術(shù)后28天載藥組跟腱拉伸力學(xué)強(qiáng)度恢復(fù)最高,接近正常跟腱組織,證明該縫合線具有良好的力學(xué)相容性。綜上,本論文明確了近場同軸紡絲各因素的影響規(guī)律,優(yōu)化了芯殼載藥纖維制備工藝,深入表征了縫合線的理化性質(zhì)和生物相容性等重要性能。不僅能夠?yàn)楦鞌嗔训闹委熖峁┯幸娴膮⒖?,也證明了近場紡絲技術(shù)在生物醫(yī)用領(lǐng)域良好的應(yīng)用

6、性和巨大的發(fā)展?jié)摿?。關(guān)鍵詞:近場紡絲,PLLA/PA-Heparin,載藥芯殼纖維,跟腱斷裂修補(bǔ)術(shù)IIAbstractAbstractNowadays,modernpeoplearemorelikelytobeengagedinoutdoorsportsandactivitiesgradually.Theincidenceofsportsinjurieswasincreasedyearbyyear,andtheannualincidenceofAchillestendonrupturehasreached1.8cases/millionpeople.Atpresent,thesurge

7、ryofAchillestendonruptureisthemaintreatmentforinjuredpeople.Achillestendonitselfislackofbloodsupplyandlikelytocauseincisioninfection,skinnecrosis,Achillestendonruptureandothercomplications(~10.1%)afterthesurgery.Inordertoimp

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