多尺度纤维支架的结构调控与性能

目的构建不同形貌的多尺度纤维支架,探究不同形貌结构对支架物理性能及血液和细胞相容性的影响。方法静电纺聚己内酯[poly(ε-caprolactone),PCL]/聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone,PVP)双组分纤维(PCL∶PVP质量比分别为8∶2和5∶5),并通过浸提PVP组分制备表面多孔纤维支架,根据聚合物质量比分别标记为PCL-P8、PCL-P5。另外采取溶液诱导结晶方式在PCL纤维表面形成串晶结构(shish-kebab,SK),调控结晶时间制备不同尺寸的PCL-SK纤维支架。以表面光滑的PCL纤维支架作为对照,取两种不同纤维形貌的PCL多尺度纤维支架,采用场发射扫描电镜、接触角测试、差示扫描量热仪(differential scanning calorimeter,DSC)进行性能表征;取新西兰大白兔静脉血,采用溶血和凝血实验表征支架的血液相容性;采用细胞计数试剂盒8(cell counting kit 8,CCK-8)法检测猪髂动脉内皮细胞(pig iliac artery endothelial cell,PIEC)在支架上的增殖情况,评价支架的生物相容性。结果场发射扫描电镜观察显示PCL/PVP双组分纤维提取PVP后,表面出现多孔形貌;此外,通过溶液诱导成功制备出呈现周期排列的SK结构,且结晶时间越长,片晶尺寸和周期距离越大。接触角和DSC检测示,与表面光滑的PCL纤维支架相比,PCL表面多孔和PCL-SK纤维支架的结晶度增加,PCLSK纤维支架疏水性增加,而PCL表面多孔纤维支架的疏水性无明显变化。溶血实验显示,PCL表面多孔和PCLSK纤维支架的溶血率均高于PCL纤维支架,根据美国材料与试验协会(ASTM)F756-08标准评价,所有支架均为非溶血材料,均适用于血液接触型材料。凝血实验显示培养5、10 min时,PCL表面多孔和PCL-SK纤维支架的凝血指数均高于单纯PCL纤维支架。CCK-8法检测示两种多尺度纤维支架均比PCL纤维支架更有利于PIEC增殖。结论以静电纺技术为基础,采用溶液诱导和共混物相分离方法可以构建不同形貌的多尺度纤维支架,不仅可以调控支架的表面物理化学性能,且多尺度纤维支架具有良好的血液和生物相容性,在组织工程领域具有较高的应用潜能。