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摘要:采用静电纺丝技术制备了聚己内酯(PCL)纤维支架,并将酸水解制得的纤维素纳米晶体(CNCs)作为增强体,制备了不同CNCs加载量的CNCs/PCL复合纤维支架,以提高PCL纤维支架的力学性能,并探讨了CNCs对PCL纤维支架细胞相容性的影响.结果表明:最佳增强条件是m(CNCs)/m(PCL)为5.25%,在该条件下制备的复合纤维支架(CNCs-5.25/PCL)最大应力和断裂伸长与纯PCL纤维支架相比分别提高了291%和320%.复合纤维支架上成功培养了成人胰腺导管癌细胞(Panc-1)和肝细胞(HL7702);对成人胰腺导管癌细胞在PCL及CNCs/PCL复合纤维支架上的增殖速率进行的单因素方差分析表明,CNCs没有增大PCL复合纤维支架的细胞毒性.CNCs可以作为静电纺PCL纤维支架的增强材料,制备具有良好力学性能和细胞相容性的纳米复合纤维支架,为CNCs在组织工程中的应用提供了理论依据....
摘要:采用静电纺丝技术制备了聚己内酯(PCL)纤维支架,并将酸水解制得的纤维素纳米晶体(CNCs)作为增强体,制备了不同CNCs加载量的CNCs/PCL复合纤维支架,以提高PCL纤维支架的力学性能,并探讨了CNCs对PCL纤维支架细胞相容性的影响。结果表明:最佳增强条件是m(CNCs)/m(PCL)为5.25%,在该条件下制备的复合纤维支架(CNCs-5.25/PCL)最大应力和断裂伸长与纯PCL纤维支架相比分别提高了291%和320%。复合纤维支架上成功培养了成人胰腺导管癌细胞(Panc-1)和肝细胞(HL7702);对成人胰腺导管癌细胞在PCL及CNCs/PCL复合纤维支架上的增殖速率进行的单因素方差分析表明,CNCs没有增大PCL复合纤维支架的细胞毒性。CNCs可以作为静电纺PCL纤维支架的增强材料,制备具有良好力学性能和细胞相容性的纳米复合纤维支架,为CNCs在组织工程中的应用提供了理论依据。...
[硕士论文] 王金茹
木材科学与技术 东北林业大学 2018(学位年度)
摘要:纤维素是自然界中最丰富的天然高分子材料之一。木材、棉花、竹材甚至微生物中均含有大量的纤维素。纤维素具有的高强度、生物可降解、无污染、可再生等特性使纤维素材料在未来的应用中必然会越来越广泛。在纳米材料的众多制备方法中,静电纺丝技术因为具有操作简单、高效、成本低廉等特点,引起众多研究工作者的广泛关注。特别是近年发展起来的同轴静电纺丝技术,为制备具有多级结构的复合纤维提供了技术条件。在利用静电纺丝法制备纳米复合材料的研究中,人们多关注不同聚合物基体、静电纺丝工艺参数等对复合材料的结构和性能的影响,而将纤维素作为一种增强材料应用到静电纺同轴纳米复合纤维中的研究却很少。
  本研究以聚己内酯(PCL)为聚合物基体,将纤维素纳米晶体(CNCs)植入PCL基体中并进行静电纺丝,主要探讨CNCs添加量对静电纺复合纤维形貌和性能的影响,阐述CNCs对复合材料的增强作用,并对CNCs增强的电纺纤维进行了细胞相容性分析。在此基础上,进一步探索了不同CNCs添加量对同轴电纺纤维形貌及性能的影响,旨在为拓展生物质材料增强聚合物基体在静电纺丝领域的应用提供理论支撑。主要研究如下:
  (1)通过对CNCs制备工艺优化的研究,考察了浓度分别为48wt%、56wt%、64wt%的H2SO4溶液水解微晶纤维素(MCC)制备CNCs,温度分别为35℃、45℃、55℃的H2SO4溶液水解MCC制备CNCs以及纤维素粉和MCC在相同条件下水解制备CNCs,探讨影响CNCs形貌结构的诸因素。利用TEM和XRD对所制备的CNCs的形貌和结构进行分析,结果表明CNCs的尺寸随酸浓度、水解温度的提高而降低。相同水解条件下,纤维素粉和微晶纤维素制备的CNCs的平均长度分别约为:180.4±32.7,210.5±24.3nm,平均直径分别约为:14.3±5.3nm、19.3±6.5nm,对应的长径比分别约为:7.5~23.3、7.4~18.1。
  (2)通过对静电纺CNCs/PCL复合纤维薄膜的制备及性能研究,考察了CNCs添加量对静电纺PCL纤维薄膜的形貌和性能影响,并对所制备的静电纺PCL/CNCs复合纤维薄膜材料的形貌、结构、热学、力学和细胞相容性等性能进行了系统的分析。结果表明,最佳增强条件是m(CNCs)/m(PCL)为5.25%,CNCs-5.25/PCL复合纤维薄膜的最大应力和断裂伸长与纯PCL纤维薄膜相比分别提高了291%和320%。复合纤维薄膜上成功培养了成人胰腺导管癌细胞(Panc-1)和肝细胞(HL7702);对成人胰腺导管癌细胞在PCL及CNCs/PCL复合纤维薄膜上的增殖速率进行的单因素方差分析表明,CNCs没有增大PCL复合纤维薄膜的细胞毒性。CNCs可以做为静电纺PCL纤维薄膜的增强材料,制备具有良好力学性能和细胞相容性的纳米复合纤维薄膜,为CNCs在组织工程中的应用提供了理论依据。
  (3)通过对同轴静电纺PCL/PVP复合薄膜的制备,探索了合适的壳层溶液浓度,成功制备了同轴静电纺丝纤维薄膜。将PCL溶解于二氯甲烷(DCM)∶二甲基甲酰胺(DMF)(m∶m)=7∶3的混合溶剂中做为壳层电纺液,配置浓度分别为5wt%、6wt%、8wt%的溶液,将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解于DMF中做为核层电纺液,配置浓度为25wt%。运用同轴静电纺丝技术制备了具有不同壳层厚度的具有核-壳结构的复合纳米纤维薄膜。电纺后通过SEM观察纤维形貌和TEM观察纤维的同轴结构,结果表明壳层为6wt%的同轴纳米纤维核层直径占同轴直径的50%,壳层为8wt%的同轴纳米纤维核层直径占同轴直径的95%,壳层为6wt%的同轴纳米纤维的形貌和同轴结构最好。
  (4)通过对同轴静电纺CNCs-PCL/PVP复合薄膜的制备及其性能研究,将CNCs复合到同轴电纺纤维的壳层,考察了不同含量的CNCs对同轴电纺纤维形貌、热、力学以及表面润湿性能的影响。将CNCs加入到壳层浓度为6wt%的PCL溶液中做为壳层电纺液,CNCs的加载量为PCL质量的1%、3%、5%、7%、9%,PVP溶液做为核层电纺液,制备同轴复合纳米纤维,主要探讨CNCs加载量对核-壳复合纳米纤维热学性能和力学性能的影响,结果表明随着CNCs添加量的增多,纤维的热学性能随CNCs添加量的提高有略微的提高而力学性能没有提高。
  综上所述,木材中提取的CNCs可以明显改善静电纺PCL纤维的热、力学性能,并且不会影响电纺纤维的细胞相容性。实验条件下,对同轴电纺纤维的热、力学性能没有明显改善,这可能与CNCs破坏了纤维的同轴结构完整性有关。本研究对进一步拓展纤维素的应用具有十分重要的意义。
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