DOI: 10.1002/jbm.a.36872
本研究探索了一種新穎的策略來制備由與二氧化鈦（TiO2）和銀（Ag）納米粒子（NPs）同化的纖維素組成的納米纖維支架。考慮到用于膠體溶液靜電紡絲的聚合物濃度，將復合材料中TiO2 納米粒子的濃度調整為1.0wt%、1.5wt%和2.0wt%。
使用0.05 M NaOH將制得的復合支架分配到堿性脫乙酰反應中，以除去乙酰基，從而生成含有TiO2 納米粒子的純纖維素納米纖維。此外，為了增強納米纖維支架的抗菌活性，在0.14、0.42和0.71 M的不同摩爾濃度下，采用Ag納米粒子的原位沉積法。通過掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、傅立葉變換紅外光譜（FTIR）和接觸角儀研究確定了納米纖維的理化性質。這證明了TiO2和Ag納米顆粒的存在以及納米纖維的完全脫乙酰作用。觀察了納米纖維對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌效果，展示了銀納米粒子的適當原位沉積，證實了納米纖維的抗菌性。利用雞胚成纖維細胞構建的支架具有良好的生物相容性，證實了其作為創傷愈合材料的潛在作用。此外，將所制備的支架在37℃的模擬體液中進行分析，以誘導礦化，為今后的骨組織整合提供依據。這些結果表明，所制備的具有多功能特性的復合納米纖維支架作為人工促進新組織形成的未來候選材料，具有巨大的潛力。
圖1.靜電紡絲工藝后的初生醋酸纖維素納米纖維的掃描電鏡（A）。含1.0wt%、1.5wt%和2.0wt% TiO2納米粒子的復合醋酸纖維素納米纖維（B、C和D）。右上角顯示了納米纖維的高倍放大圖像。被包圍區域表示TiO2納米粒子從納米纖維（D）中突起。
圖2.FTIR光譜證實了脫乙酰過程。醋酸纖維素（CA）1736 cm-1處的特征峰對應于醋酸酯官能團的羰基C=O，由于乙酰基被羥基取代，波數3324 cm-1處對應于脫乙酰纖維素（dCA）中的O-H拉伸。
圖3.掃描電鏡結果顯示了脫乙酰過程后納米纖維形態發生的變化。圖A代表脫乙酰過程后的原始納米纖維。 圖（B、C和D）在納米纖維中包含1.0wt%、1.5wt%和2.0wt%的TiO2 納米粒子。圖中右上角的插圖代表嵌入圖像的更高放大倍數。圖B顯示了納米纖維含最低濃度（1.0wt％）TiO2 納米粒子時纖維中的帶狀形態。
圖4.該圖描繪了所制備纖維墊的平均納米纖維直徑。隨著TiO2濃度的連續增加，纖維直徑顯著減小。對于脫乙酰基納米纖維，與初生納米纖維相比，纖維直徑進一步減小。CA＝醋酸纖維素，dCA＝脫乙酰醋酸纖維素。
圖5.該圖描繪了脫乙酰過程前后纖維直徑的頻率分布。CA＝醋酸纖維素，dCA＝脫乙酰醋酸纖維素。
圖6.該圖表示含1.0%TiO2和3.0%Ag納米粒子的納米纖維樣品的TEM顯微照片。該圖清楚地描繪了由黑色箭頭指示的Ag納米粒子的沉積，并且由白色箭頭指示了TiO2納米粒子的存在。
圖7.該圖顯示了在SBF介質中孵育后，羥基磷灰石礦物在納米纖維上的沉積。隨著納米纖維中TiO2濃度的增加，磷灰石形成的成核過程也隨之增加。A=原始纖維素納米纖維，B=含有1.0%TiO2和3.0%Ag納米粒子的纖維素納米纖維，C=含有1.5%TiO2和5.0%Ag納米粒子的纖維素納米纖維，D=含有2.0%TiO2和7.0%Ag 納米粒子的纖維素納米纖維。
圖8.在SBF中孵育后，納米纖維的FTIR光譜。該圖清楚地顯示了559 cm-1和610 cm-1處出現的峰對應于PO43-基團的O-P-O彎曲，這是由于樣品墊上存在羥基磷灰石沉積所致，而在沒有SBF孵育的情況下，完全沒有羥基磷灰石沉積。dCA=脫乙酰醋酸纖維素。
圖9.脫乙酰前后納米纖維的水接觸角的結果。該圖清楚地描繪了隨著纖維中TiO2納米粒子的增加，醋酸纖維素纖維（CA）和脫乙酰纖維素納米纖維（dCA）中水角的變化。然而，從圖中可以明顯看出，由于脫乙酰過程，水接觸角進一步減小。因此，為所制備的墊子提供親水性對于細胞附著具有重要意義。
圖10.Ag納米粒子沉積后納米纖維的抗菌測定結果。面板（A）表示對培養的大腸桿菌的抑制區域，面板（B）表示對金黃色葡萄球菌的抑制區域。
圖11.該圖表示通過游標卡尺測量的抑制區域（ZOI），單位為毫米。圖中顯示，與革蘭氏陽性菌金黃色葡萄球菌相比，對革蘭氏陰性菌大腸桿菌的抗菌活性更強。隨著Ag納米粒子濃度的增加，樣品的抗菌活性也隨之增加。
圖12.培養2、4和6天后，在納米纖維存在下培養雞胚成纖維細胞后的生物相容性試驗結果。在濃度最高的TiO2納米顆粒（2.0%）的樣品中觀察到了最大的活力，揭示了粒子對細胞活力的積極作用。然而，第6天的存活率的降低表明了濃度最高的未還原AgNO3（即7%）的毒性作用。
圖13.孵育10天后，所制備墊子的細胞附著結果。圖（A）代表細胞在原始脫乙酰醋酸纖維素納米纖維上的附著，此處表示應激細胞。當TiO2納米粒子從1.0wt%增加到2.0wt%時，細胞附著和增殖增加。但是，在圖（D）中（即代表最高濃度的Ag納米粒子）顯示了盡管存在最高濃度的TiO2納米粒子，但細胞的增殖受到限制。圖中的白色箭頭表示納米纖維上細胞的存在。
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