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生物医用材料(Biomedical Materials)能治疗、修复或重建病损组织、器官,常用于心脑血管、骨科、神经外科、药物递送、整形外科等领域,已成为国家中长期科学和技术发展规划的重点领域及优先主题。电纺纳米纤维材料具有孔隙率高、比表面积大、易于功能化等特点,能够在微观和宏观结构上直接或间接模仿天然组织结构,便于组织修复或重建,在生物医用材料方面突显优势。论文围绕静电纺丝技术,构建4种PLGA基生物活性复合纳米纤维材料体系,研究其生物相容性和生化功能性。(1)结合静电纺丝和流延法,创制出温度响应聚乳酸-羟基乙酸共聚物/壳聚糖@聚乳酸-羟基乙酸-三亚甲基碳酸酯(PLGA/CS@PLGATMC)形状记忆支架。支架为管状,内层为定向排列的PLGA/CS纳米纤维,调节血管平滑肌细胞的附着、增殖和形貌;外层为具有形状记忆性能的PLGATMC膜,调控支架的形态。相比于纯PLGA纤维,PLGA/CS复合纤维更有利于平滑肌细胞的生长,其中,PLGA/CS7:3复合纤维最有利于平滑肌细胞的生长,这可能由于表面化学与表面相貌共同作用的结果。此外,相比于无规取向的纳米纤维,定向纳米纤维更有利于平滑肌细胞的生长。该支架20°C时可以临时变形成平面结构便于平滑肌细胞的种植,在37°C条件下可以自动卷曲成管状。平滑肌细胞能够在三维PLGA/CS@PLGATMC支架上呈现出活跃的细胞状态,且内层定向纳米纤维的能够诱导平滑肌细胞定向管状排列。由于结构相似性和生物相容性良好,温度响应PLGA/CS@PLGATMC形状记忆支架在小管径血管支架中表现出很大的应用潜力。(2)基于氧化石墨烯(GO)与聚多巴胺(PDA)间π-π共轭以及静电吸引相互作用,通过GO对PLGA纳米电纺纤维进行表面改性,构建出PLGA-PDA-GO复合纳米纤维支架。负载的GO不仅提高了纤维支架表面的粗糙度、亲水性、电化学性质,也提高了其热稳定性以及机械性能。PLGA-PDA-GO复合纤维支架对HT-29细胞抑制是通过GO对细胞的接触抑制而不是内吞作用,且这种抑制作用与GO诱导产生ROS密切相关。推测细胞内产生的ROS主要源于两个方面:1)GO的尖锐边缘,2)PDA的芳环结构和GO间的π-π堆叠产生的电信号,并提出支架上HT-29细胞产生细胞内ROS可能的作用机理。PLGA-PDA-GO纤维支架对HT-29细胞具有良好的抑制性能,在抑制癌细胞方面具有潜在的应用价值。(3)采用静电纺丝技术将姜黄素(Cur)封装于PLGA/CS纤维中,获得p H响应PLGA/CS/Cur复合纳米纤维。纤维基质中的Cur仍然保留了其固有的抗氧化活性,且纤维的抗氧化性能随着Cur含量的增加而增强。PLGA/CS/Cur复合纳米纤维对Cur有良好的控释能力,且Cur的释放符合First-order动力学模型。中性(p H=7.4)条件下,Cur的释放主要属于菲克扩散;酸性(p H=2.0)条件下,Cur的释放属于扩散溶胀机制。PLGA/CS/Cur复合纳米纤维具有明显的p H响应特性。相同的条件下,Cur在p H=2.0时的累积释放率要高于在p H=7.4时的累积释放率。此外,该复合纳米纤维在酸性条件下对HT-29细胞的抑制效果优于中性条件,可以用于p H响应的可控药物释放。(4)利用静电纺丝技术将生物活性组分ε-聚赖氨酸(ε-PL)复合到PLGA纳米纤维基质中,构建出PLGA/ε-PL复合纳米纤维膜。活性组分ε-PL的引入改变了纤维表面化学性能,并提高了纤维的热稳定性。相比于PLGA纳米纤维,PLGA/ε-PL复合纳米纤维能够为细胞粘附提供了更多的结合位点,有利于细胞的增殖分化。此外,PLGA/ε-PL复合纳米纤维对金黄色葡萄球菌(S.aureus)和大肠杆菌(E.coli.)都有良好的抑制性能。由于S.aureus和E.col细胞膜结构的差异,PLGA/ε-PL复合纳米纤维膜对S.aureus的抗菌活性高于E.coli。综上所述,本研究构建的4种PLGA基复合纳米纤维材料体系有望成为新的生物医用材料用于组织工程支架、药物控释和创伤敷料,研究结果可为新型PLGA基复合纳米纤维的研发提供设计策略以及理论和技术支持。