在本研究中，采用逐層靜電紡絲技術制備了三維納米纖維支架（3DENS）。利用生物聚合物和靜電紡絲制備技術構建生物醫用納米纖維為開發出由PVA、角蛋白和殼聚糖組成的支架奠定了基礎。迄今為止，研究人員已經制備出PVA/角蛋白混合納米纖維和PVA/殼聚糖混合納米纖維，并評估了其生物醫用性能。由角蛋白和殼聚糖組成的靜電紡絲支架尚未在已發表的文獻中報道，因此本研究通過靜電紡絲制備了一種新型納米纖維PVA/角蛋白/殼聚糖支架。使用傅里葉變換紅外（FT-IR）光譜、掃描電子顯微鏡（SEM）、差示掃描比色法（DSC）和熱重分析（TGA）對所制備的3DENS進行了表征。還研究了聚合物溶液的物理化學性質，例如粘度（流變學）和電導率。3DENS具有相對均勻的纖維結構、合適的孔隙率、溶脹特性和降解率，上述特性受角蛋白和殼聚糖與PVA質量比的影響。結果表明PVA/角蛋白/殼聚糖3DENS在生物醫學應用中具有較高的潛力。
圖1.a）使用多個噴絲頭進行靜電紡絲：PVA/角蛋白和PVA/殼聚糖分別由注射器1和2以及注射器2和4提供，使用注射泵控制通過管道和噴絲頭的流速。將制備好的3DENS收集在轉輥上；3DENS的SEM圖像：b）橫截面圖顯示支架厚度（放大500倍），c）頂視圖顯示纖維結構（放大10K倍）
圖2.不同聚合物溶液的粘度（a和b）和電導率（c）：平均值（n=3），10%（w/w）PVA/5%（w/w）角蛋白和10%（w/w）PVA/2%（w/w）殼聚糖溶液的粘度隨著粘性10%（w/w）PVA溶液的加入而增加；電導率隨著混合溶液中5%（w/w）角蛋白和2%（w/w）殼聚糖含量的增加而增加
圖3.由不同質量比的10%（w/w）PVA、5%（w/w）角蛋白和2%（w/w）殼聚糖溶液制備的納米纖維的SEM圖像（放大10K倍）和直徑分布：a）PKC1，b）PKC2，c）PKC3，d）PKC4和e）PKC5。
圖4.一種代表性3DENS（PKC5）以及純聚合物的FT-IR光譜，PKC5：50%PVA+50%角蛋白和50%PVA+50%殼聚糖
圖5.不同生物聚合物重量比的3DENS（n=6）的溶脹率%：所有3DENS的尺寸都增加了100%以上；a）3DENS的平均溶脹率%隨著角蛋白和殼聚糖含量的增加而增加；b）3DENS的平均溶脹率隨著角蛋白和殼聚糖含量的增加而增加；通過Tukey多重平均比較檢測評估顯著性差異，表示為*P<0.05
圖6.具有不同生物聚合物重量比的3DENS的孔隙率%；總體而言，平均（n=6）孔隙率%隨著角蛋白和殼聚糖含量的增加而增加；通過Tukey多重平均比較檢測評估顯著性差異，表示為*P<0.05
圖7.不同生物聚合物重量比的PBS中3DENS的降解率：平均（n=5）降解率隨著角蛋白和殼聚糖含量的增加而降低；降解率隨著時間的推移而提高（p≤0.05）
圖8.a）3DENS以及純PVA、角蛋白和殼聚糖粉末的DSC熱圖；b）3DENS以及純PVA、角蛋白和殼聚糖粉末的TGA熱像圖：3DENS曲線在600℃以上變得平坦，這表明復合納米纖維完全燃燒
圖9.3DENS的應力-應變曲線：角蛋白和殼聚糖的加入提高了拉伸強度，同時降低了延展性
微信二維碼
