摘要
皮肤是保护我们身体免受外界干扰的第一道防线，皮肤也是人体最脆弱的部分。皮肤受损时容易受到细菌感染，严重时可能会产生生命危险。需要生物医用材料作为皮肤替代品来保护伤口。伤口敷料在伤口愈合过程中起着至关重要的作用，它们可以作为防止细菌入侵的物理屏障，并保护伤口免受物理磨损。水凝胶和静电纺丝纳米纤维膜在生物医学领域具有巨大的应用潜力。为此，本研究制备了两种新型伤口敷料材料，一种是具有良好粘附性、抗菌性和生物相容性的纯物理交联的双网络水凝胶，另外一种为近场直写静电纺丝技术构建高度有序微纳几何孔隙结构的复合纤维膜。系统探究了这两种材料作为伤口敷料的各种物理化学性能和生物活性。主要内容分为以下两个部分： （1）采用循环冻融和浸泡法相结合的方法制备了纯物理交联聚乙烯醇（PVA）/2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖（HACC）—单宁酸（TA）双网络水凝胶作为医用伤口敷料材料。机理研究表明这种PVA/HACC-TA水凝胶是由氢键交联而成双网络结构，无需使用任何有毒有害的交联剂，生物安全性高。水凝胶最大拉伸强度和拉伸应变分别可达4.20 MPa和830%，具有优良的力学性能。粘附性实验研究发现该水凝胶对不同材料均具有良好的粘附性，尤其是对木材的黏附强度达到204.2 kPa。这种水凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均表现出良好的抗菌活性。通过细胞实验发现该水凝胶材料在NIH-3T3成纤维细胞上具有优越的粘附和增殖能力，表现出良好的体外生物相容性。综合研究表明PVA/HACC-TA水凝胶具有良好的机械性能、粘附性、抗菌性能和细胞相容性，在创口修复领域，特别是作为皮肤创面敷料方面具有较好的应用前景。 （2）三维（3D）近场直写静电纺丝（NFES）工艺是通过直接、连续和控制的方式沉积固体来制造三维有序排列的微纳纤维膜。以聚 ε-己内酯（PCL）作为基体材料，以生物陶瓷锌黄长石（Ca2ZnSi2O7，ZnCS）为添加剂，用于刺激上皮细胞和成纤维细胞的增殖和粘附。在本课题中，为了更好地观察伤口愈合过程，创新性地使用了易于识别、灵敏度高、实时反应的荧光材料——四苯乙烯（TPE），制备出一种可以荧光探视伤口愈合的新型创口敷料。研究发现随着TPE含量的增加，纺丝液的荧光强度呈现先增加后减小的趋势。根据实际装置的大小，研究了单针近场电纺系统的电场强度和分布的大小。此外，根据模拟结果分析了电压、距离和位置对电场强度的影响。通过细胞实验结果表明，细胞能在复合纤维膜支架上有效地增殖和分化。进一步动物实验结果表明，这种新型的复合纤维膜能有效地促进伤口愈合，其中加入锌黄长石组的复合纤维膜大鼠伤口愈合率在第21天可以达到99.98%。因此，这种具有可控结构和孔径的PCL/TPE/ZnCS有序微纳复合纤维膜有望用于组织工程和医用伤口敷料。
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