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丝素蛋白与聚丁二酸丁二醇酯复合超细纤维膜的制备及性能研究

作　者: 王群旺
导　师: 刘冠峰；熊杰
学　校: 浙江理工大学
专　业: 纺织材料与纺织品设计
关键词: 丝素蛋白(SF) 聚丁二酸丁二醇酯(PBS) 静电纺丝 核壳结构 复合超细纤维膜
分类号: TQ340.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 93次
引　用: 2次
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内容摘要


本文旨在改善静电纺丝素蛋白(SF)超细纤维膜力学性能的不足,通过共混、混杂和同轴静电纺丝制备出结构不同的SF/PBS复合超细纤维膜,以期在提高其力学性能的同时,通过生物学评价可以获得具有良好细胞相容性的SF/PBS组织工程支架,以扩大静电纺丝素蛋白在组织工程支架材料领域的应用。首先研究了静电纺PBS的纺丝工艺,当质量分数为6%、电场强度为1.5kv/cm(纺丝电压18kv,纺丝距离12cm)和纺丝流率为0.01ml/min时,所得到的静电纺PBS超细纤维的形貌较好。通过对比分析静电纺PBS超细纤维膜与浇铸膜的结构及力学性能,静电纺PBS超细纤维膜结晶性能降低;拉伸破坏强度有所下降,为18.6MPa,但破坏应变明显增大,达到120%,表现出良好的力学性能。然后通过共混和混杂静电纺丝分别制备了结构不同的SF/PBS复合超细纤维膜,研究了甲醇处理前后的形貌、结构和力学性能。并进一步研究了PBS(核层)和SF(壳层)的同轴静电纺丝,分析了核壳超细纤维膜甲醇处理前后的结构及力学性能。最后对利用共混、混杂和同轴静电纺丝所制备的SF/PBS复合超细纤维膜进行生物学评价,研究了不同支架材料的细胞相容性。结论如下:(1)共混复合超细纤维膜经甲醇处理后的结晶性能随着PBS质量比的增加,结晶性能变好,相同共混质量比的复合超细纤维膜处理后结晶性变好;共混复合超细纤维膜处理后的拉伸破坏应力随着PBS质量比的增加,拉伸破坏应力先减小后增大,应变逐渐增大;相同共混质量比的复合超细纤维膜处理后的拉伸破坏应力变大,应变减小,当共混质量比为50/50时,应力、应变分别达到16MPa和50%,复合超细纤维膜表现出较好的力学性能。(2)混杂复合超细纤维膜的结晶性能经甲醇处理后随着PBS质量比的增加,结晶性能变好,相同混杂质量比的复合超细纤维膜经甲醇处理后结晶性能变好。甲醇处理后混杂复合超细纤维膜随着PBS含量的增加,拉伸破坏应力逐渐增大,应变也逐渐增大;相同混杂比的复合超细纤维膜经甲醇处理后的拉伸破坏应力增加,但应变减小。(3)通过FESEM和TEM的表征,成功制备了静电纺PBS/SF核壳结构超细纤维,经甲醇处理后由于壳层厚度的增加导致核层的衍射吸收强度减小,表现为整个超细复合纤维膜的结晶性能下降。与未经甲醇处理相比,处理后的静电纺PBS/SF核壳结构超细纤维膜的拉伸破坏应力从14.9MPa增大到17.2MPa,但是拉伸破坏应变从96.8%减小到81.8%。(4)通过L929细胞黏附和增殖实验,静电纺SF/PBS共混、混杂和同轴核壳结构超细纤维支架在细胞黏附上没有明显区别。静电纺SF/PBS复合超细纤维支架在细胞增殖上有一定的优势,尤其是SF/PBS共混质量比为50/50和PBS/SF核壳结构的支架材料有明显优势,其OD值已高于纯丝素蛋白的OD值,再结合力学性能可知,这两种支架材料在组织工程支架领域的应用有较大的潜力。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-12
第一章 前言  12-22
  1.1 静电纺丝  12-14
    1.1.1 静电纺丝技术的发展  13-14
    1.1.2 静电纺丝的影响因素  14
  1.2 静电纺组织工程用生物降解高分子材料  14-18
    1.2.1 组织工程支架材料的要求  14-15
    1.2.2 组织工程支架材料的种类  15-17
    1.2.3 静电纺丝技术制备组织工程支架的应用价值  17-18
  1.3 丝素蛋白和聚丁二酸丁二醇酯的性质及应用  18-21
    1.3.1 丝素蛋白(SF)的性质及其在生物材料上的应用  18-19
    1.3.2 聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的性质及其在生物材料上的应用  19-21
  1.4 论文研究的目的和意义  21
  1.5 论文研究的主要内容  21-22
第二章 静电纺聚丁二酸丁二醇酯超细纤维膜的制备及力学性能研究  22-31
  2.1 实验部分  22-23
    2.1.1 主要材料与仪器  22
    2.1.2 结构表征和力学性能测试  22-23
    2.1.3 静电纺工艺参数选择  23
    2.1.4 静电纺聚丁二酸丁二醇酯超细纤维膜和浇铸膜的制备  23
  2.2 结果与讨论  23-30
    2.2.1 静电纺工艺参数对聚丁二酸丁二醇酯超细纤维膜形貌的影响  23-27
    2.2.2 结构表征与力学性能  27-30
  2.3 本章小结  30-31
第三章 静电纺SF/PBS 共混复合超细纤维膜的制备及力学性能研究  31-42
  3.1 实验部分  31-33
    3.1.1 主要材料与仪器  31
    3.1.2 结构表征和力学性能测试  31-32
    3.1.3 丝素蛋白的制备  32
    3.1.4 丝素蛋白/聚丁二酸丁二醇酯共混超细纤维膜的制备  32-33
  3.2 结果与讨论  33-41
    3.2.1 甲醇处理对静电纺SF/PBS 共混复合超细纤维形貌的影响  33-35
    3.2.2 结构表征和力学性能  35-41
  3.3 本章小结  41-42
第四章 静电纺SF/PBS 混杂复合超细纤维膜的制备及力学性能研究  42-52
  4.1 实验部分  42-44
    4.1.1 主要材料与仪器  42
    4.1.2 结构表征和力学性能测试  42-43
    4.1.3 静电纺丝素蛋白/聚丁二酸丁二醇酯混杂复合超细纤维膜的制备  43-44
  4.2 结果与讨论  44-51
    4.2.1 甲醇处理对静电纺SF/PBS 混杂复合超细纤维膜形貌的影响  44-46
    4.2.2 结构表征和力学性能  46-51
  4.3 本章小结  51-52
第五章 丝素蛋白和聚丁二酸丁二醇酯的同轴静电纺丝  52-61
  5.1 实验部分  53-54
    5.1.1 主要材料与仪器  53
    5.1.2 结构表征和力学性能测试  53-54
    5.1.3 PBS/SF 核壳结构超细纤维膜的制备  54
  5.2 结果与讨论  54-60
    5.2.1 核层纺丝流率对核壳结构复合超细纤维形貌的影响  54-56
    5.2.2 结构表征与力学性能  56-60
  5.3 本章小结  60-61
第六章 静电纺SF/PBS 复合超细纤维膜支架的生物学评价  61-65
  6.1 实验部分  61-63
    6.1.1 实验材料与仪器  61
    6.1.2 体外细胞培养  61-63
  6.2 结果与讨论  63-64
    6.2.1 SF/PBS 共混复合超细纤维膜支架的细胞黏附与增殖  63
    6.2.2 SF/PBS混杂复合超细纤维膜支架的细胞黏附与增殖  63-64
    6.2.3 PBS/SF核壳结构复合超细纤维膜支架的细胞黏附与增殖  64
  6.3 本章小结  64-65
第七章 结论与展望  65-67
  7.1 结论  65-66
  7.2 展望  66-67
参考文献  67-76
硕士期间发表的论文  76-77
致谢  77

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 化学纤维工业 > 一般性问题 > 生产工艺
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