聚吡咯/聚乳酸导电纳米纤维的制备及电刺激促进成骨的研究

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近年来，导电聚合物作为一种新兴的骨组织工程材料受到广泛关注。在一定范围的生物电环境中，电刺激不仅可以调节成骨细胞的粘附、迁移、蛋白质的分泌与DNA的合成等过程，而且能促进损伤组织的再生与修复。其中聚吡咯作为目前使用最广泛的导电聚合物，可被运用于骨修复材料的制备过程中。
　　聚吡咯的合成方法一般为化学氧化聚合和电沉积聚合两种。电沉积技术是在外加电场作用下，通过添加掺杂剂，直接将吡咯单体聚合在基底上。与化学氧化合成技术相比，电沉积技术具有操作简单，反应条件温和，沉积速度快，涂层牢固且均匀，能耗低和污染小等特点。因此，本研究采用电化学技术将导电聚合物聚吡咯（PPy）快速沉积到聚乳酸（PLLA）基底上，构建导电PPy/PLLA复合支架。通过研究该复合支架材料在电刺激条件下对骨髓间充质干细胞（BMSCs）行为的影响，证明PPy/PLLA复合纳米材料能够在电刺激作用后诱导干细胞成骨分化，期望为解决骨缺损修复难题提供一种有效的途径。本研究主要包括两个部分：
　　（1）采用静电纺丝技术制备的PLLA纳米纤维膜作为沉积基底，通过电沉积技术，在纳米纤维膜上沉积PPy，制得PPy/PLLA复合纳米纤维膜。首先，我们通过对循环电压、工作电极、掺杂剂等沉积参数进行研究筛选出最佳沉积条件。在-0.8-0.8 V的循环电压扫描下制备的复合膜，PPy能均匀连续覆盖在PLLA电纺纤维膜的表面，呈薄膜状；当采用不锈钢电极作为工作电极时，合成复合膜的导电率要高于钛电极和多孔不锈钢电极。复合膜中掺入十二烷基苯磺酸钠，比掺入樟脑磺酸表现出较高的导电率。随后，通过红外光谱分析、X光电子能谱、接触角测试、拉伸力学测试和导电性测试等方法分析复合纳米纤维的组成、结构和性能等。结果表明，通过电化学方法成功将PPy沉积在PLLA表面，材料表面由疏水性转变为亲水性，机械性能也得到提升，并且复合纤维膜的导电率为2.62×10-3 S/cm。
　　（2）进一步评价了PPy/PLLA复合纳米纤维膜的成骨潜能。通过在复合纳米纤维膜上种植BMSCs，研究复合纳米纤维膜的生物相容性和骨诱导性。MTT法和SEM结果表明，复合纳米纤维膜有利于细胞的增殖和铺展。与未经电刺激相比较，在100 mV/cm的电刺激强度下，周期性电刺激能促进BMSCs在导电复合材料上的增殖并能增强碱性磷酸酶活性和促进骨钙素的表达。综上，制备的具有导电性的PPy/PLLA复合纳米纤维膜可促进BMSCs的成骨分化，有望开发成为有效的导电骨修复材料。

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作者
常安妮;
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作者单位

东华大学;

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授予单位东华大学;
学科生物化工
授予学位硕士
导师姓名何创龙;
年度 2016
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 TB347;
关键词
导电纳米纤维膜; 聚吡咯; 聚乳酸; 电沉积技术; 骨髓间充质干细胞; 成骨分化;

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