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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。
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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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