摘要
微球具有高比表面积、规则的球形，能够最大限度的填充不规则缺损部位，广泛用做可注射细胞载体材料。传统的合成微球表面多为多孔结构，不能模拟细胞外基质的纤维状结构。二氧化钛纳米线是一种常见的一维无机纳米纤维材料，具有良好的生物相容性，可通过水热方式制备。壳聚糖是一类天然、无毒、可生物降解的多聚体糖类高分子，易用于化学修饰，对细胞具有很高的亲和力，在生物医学领域有着广泛的应用。四氧化三铁磁性纳米粒子具有合成简单、细胞毒性低、易于从反应体系中分离、成本低、超顺磁性及近红外光响应性等特点，可以将近红外光能迅速转化为热能，用于杀灭癌细胞和细菌。本论文拟采用乳化法制备壳聚糖/四氧化三铁/二氧化钛纳米颗粒复合微球，再通过水热法在微球表面原位生长具有类似细胞外基质的纳米纤维状结构和光热抗菌性能的新型壳聚糖/四氧化三铁/二氧化钛纳米线微球，并对这两种微球进行体外生物医学评价。本论文主要包括以下三个部分： （1）壳聚糖/二氧化钛纳米线微球的制备及其表征 以壳聚糖、二氧化钛为原料，通过乳化法制备壳聚糖/二氧化钛纳米颗粒微球，再将该微球放入氢氧化钠溶液中水热，得到壳聚糖/二氧化钛纳米线微球。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、红外等设备对制得的微球进行表征。结果表明，两种微球的粒径大小均为100-300μm，呈现球形，壳聚糖/二氧化钛纳米颗粒微球表面光滑，壳聚糖/二氧化钛纳米线微球表面存在大量二氧化钛纳米线。两种微球均由TiO2锐钛矿型和TiO2金红石型晶体结构组成。 （2）壳聚糖/四氧化三铁/二氧化钛纳米线微球的制备及其表征 首先以壳聚糖、二氧化钛、四氧化三铁磁性粒子为原料，通过乳化法制备得到壳聚糖/四氧化三铁/二氧化钛纳米颗粒微球，将该微球放入氢氧化钠溶液中进行水热反应制得壳聚糖/四氧化三铁/二氧化钛纳米线微球。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、红外、X射线光电子能谱仪、比表面积微孔分析仪、振动样品磁强计等仪器设备对制备得到的微球进行表征。结果表明，所制得的两种微球呈现球形，尺寸大小均为100-300μm，壳聚糖/四氧化三铁/二氧化钛纳米颗粒微球表面光滑，而壳聚糖/四氧化三铁/二氧化钛纳米线微球表面沉积大量直径为10-20nm二氧化钛纳米线，呈现出纳米纤维和多孔结构。壳聚糖/四氧化三铁/二氧化钛纳米线微球组成元素有C、N、O、Ti、Fe，是一种主要由锐钛矿相和金红石相组成的混晶物资。磁性分析结果表明两种微球均具有磁性。与壳聚糖/四氧化三铁/二氧化钛纳米颗粒微球相比，壳聚糖/四氧化三铁/二氧化钛纳米线微球吸附性能更强、比表面积更大。 （3）壳聚糖/四氧化三铁/二氧化钛纳米线微球的生物医学评价 将人脐静脉内皮细胞分别与壳聚糖/四氧化三铁/二氧化钛纳米颗粒微球和壳聚糖/四氧化三铁/二氧化钛纳米线微球共培养，通过细胞染色实验及MTT实验，研究在有无近红外照射条件下两种微球的细胞毒性；结果显示，壳聚糖/四氧化三铁/二氧化钛纳米颗粒微球和壳聚糖/四氧化三铁/二氧化钛纳米线微球在近红外光照射下均表现出良好的生物相容性，支持细胞的存活，无细胞毒性。将人脐静脉内皮细胞接种到壳聚糖/四氧化三铁/二氧化钛纳米线微球表面培养，通过细胞染色实验及MTT实验，单独研究细胞在材料表面的黏附与增殖，评价该微球能否用做细胞载体；结果显示，与壳聚糖/四氧化三铁/二氧化钛纳米颗粒微球相比，黏附在壳聚糖/四氧化三铁/二氧化钛纳米线微球上细胞要更多，证明纳米纤维结构显著促进了人真皮微血管内皮细胞的附着和增殖。将两种不同细菌（大肠杆菌和金黄色葡萄球菌）与壳聚糖/四氧化三铁/二氧化钛纳米线微球共同培养后，通过测定细菌悬液的OD值及琼脂平板实验，研究壳聚糖/四氧化三铁/二氧化钛纳米线微球的光热抗菌性能。结果显示，该微球具有近红外响应性，显示出良好的光热性能。在近红外照射下，与微球共培养的细菌失去活力，表明壳聚糖/四氧化三铁/二氧化钛纳米线微球对细菌的生长有明显的抑制作用，具有近红外响应的光热抗菌特性。
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