近场直写熔融静电纺丝制备PCL支架的改性及生物相容性表征

PCL（聚己内酯）由于具有良好的生物相容性、生物可降解性，广泛应用于骨折固定材料、外科缝合线、医用敷料、受控药物释放材料和组织工程支架材料中。最近，武汉纺织大学纺织科学与工程学院教授刘延波课题组通过正交试验，探索采用近场直写熔体静电纺丝技术制备PCL支架的最佳工艺参数。基于优化的工艺参数，制备了不同厚度、间隙和结构的PCL支架，并表征了相应的亲水性。通过壳聚糖 (CS) 和透明质酸 (HA) 对 PCL 支架进行改性，以提高生物相容性和亲水性。傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析和抗菌实验结果均表明壳聚糖和透明质酸粘附在PCL支架表面，表明该修饰对生物相容性和抗菌效果具有积极作用，然后将PCL支架用作培养细胞的载体。荧光显微镜观察到的细胞形态和分布表明，修饰后的PCL支架具有良好的生物相容性，支架的多孔结构有利于细胞的粘附和深度生长。

【研究背景】

与近场溶液静电纺丝（EHD电流体喷印技术）不同，近场直写熔融静电纺丝技术是一种环保且安全的纤维成型方法，无溶剂残留，并且纺丝喷嘴不受环境温度和湿度的影响。同时可以精确控制纤维的沉积位置，并有效地制备三维组织工程支架。

【研究亮点】

本文通过近场直写熔融静电纺丝技术制备出纤维直径均匀、尺寸可控且方向有序的不同结构的PCL支架，所制备的纤维具有高度的有序性。对于相同的结构，支架的厚度随着层数的增加而增加。对于同一层数，不同结构的支架厚度也不同。网格的厚度>为经纬两圈的厚度>为经纬三圈的厚度>为梯形结构的厚度(20层)。通过对PCL水接触角的测试分析表明，支架的厚度对接触角有一定的影响。厚度越厚，接触角越小，亲水性能越好。由于PCL支架的间隙大，厚度大，会有一部分液滴穿透，导致接触角小。相同厚度、相同间隙、不同结构的PCL支架接触角变化不明显。

通过使用壳聚糖和透明质酸对PCL支架进行改性处理，有效地改善了PCL支架的抗菌性、亲水性以及生物相容性。浓度为2wt%、3wt%、4wt%的壳聚糖改性后的支架对大肠杆菌的抑菌率分别为75.48%、77.75%、78.78%（均大于70%），具有了明显的抗菌效果。经过1wt‰的透明质酸改性后的支架的水接触角降至86.64°，在壳聚糖（2wt%）和透明质酸（1wt‰）两者的共同作用下，支架的水接触角降至84.9°，具有良好的亲水性。