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有序纤维的静电纺丝制备及其仿生矿化研究

有序纤维的静电纺丝制备及其仿生矿化研究

作者：郭振招暨南大学

学位级别：硕士

骨组织是沿C轴取向生长的纳米羟基磷灰石（HAP）晶体沿着胶原纤维的平行方向有序聚集构成的有机-无机复合材料。在骨组织的修复过程中，胶原纤维起着骨质HAP形成的模板作用而非胶原蛋白（NCPs）则促使HAP成核，但这种机制尚未明确。本... 详细信息

骨组织是沿C轴取向生长的纳米羟基磷灰石（HAP）晶体沿着胶原纤维的平行方向有序聚集构成的有机-无机复合材料。在骨组织的修复过程中，胶原纤维起着骨质HAP形成的模板作用而非胶原蛋白（NCPs）则促使HAP成核，但这种机制尚未明确。本文采用自行研制的连续平行板电极静电纺丝技术构建有序的PCL/Gelatin纤维膜，采用SEM、FTIR、EDS及万能材料试验机，研究不同的工艺参数对纤维性能的影响。进而以这种纤维膜为模板，在自行研制的双扩散凝胶体系中，研究具有成骨活性的小分子β-GP和有序化的纤维及二者协同作用对仿生矿化的影响，采用XRD、FTIR、EDS、SEM、TEM及HRTEM，分析有序纤维模板和β-GP对矿化产物组成、结构和聚集状态的影响，探讨骨质HAP形成的可能机理，并为骨组织工程支架和修复材料的设计和制备提高理论依据。研究结果表明： 1.采用自行研制的连续平行板电极静电纺丝收集装置，纤维的直径随着平行板电极间距离，纺丝电压的增大而减小;随着进料速率的增大而增大;而且接收距离对直径的影响不大。 2.有序纤维的直径小于无序纤维直径，有序PCL纤维拉伸强度为27.63±0.75MPa，比无序纤维的拉伸强度增大了232%，弹性模量略微增大，断裂伸长率明显降低。 3.在双扩散凝胶体系中，以PCL/Gelatin纤维为模板，在纤维表面发生矿化，其矿物组成主要为HAP和DCPD的混合物。β-GP的加入能更好的促进矿化，使得形成的矿物中HAP的含量相对增加。 4.在有序的纤维膜上矿化形成的矿物晶体成分与无序纤维膜上的矿物没有很大差别，都是由HAP和DCPD的混合物。但有序纤维上的形成的矿化物构成的“花簇”聚集体沿纤维有序排列。本论文的新颖之处就在于：采用自行研制的静电纺丝装置及双扩散凝胶系统，证实了矿化晶体的聚集体可在有序纤维模板上沿纤维有序排列。

关键词：静电纺丝仿生矿化凝胶体系 PCL 明胶有序纤维

静电纺PLLA/PCL有序纤维的制备及性能研究

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合成纤维工业 2012年第5期35卷 29-33页

作者：史同娜杨庆沈新元邵梅玲东华大学材料科学与工程学院上海201620

以三氯甲烷为溶剂,按聚乳酸(PLLA)/聚己内酯(PCL)质量比70/30配制质量分数3%的溶液进行静电纺丝,接收装置为转筒,电压为10 kV,接收距离为25 cm,推进速度为1.0 mL/h,制备PLLA/PCL有序纤维膜。通过对有序纤维膜进行扫描电镜、X射线衍射、... 详细信息

以三氯甲烷为溶剂,按聚乳酸(PLLA)/聚己内酯(PCL)质量比70/30配制质量分数3%的溶液进行静电纺丝,接收装置为转筒,电压为10 kV,接收距离为25 cm,推进速度为1.0 mL/h,制备PLLA/PCL有序纤维膜。通过对有序纤维膜进行扫描电镜、X射线衍射、动态力学性能以及力学性能测试,讨论了转筒的表面线速度对PLLA/PCL有序纤维膜性能的影响。结果表明:随着转筒表面线速度的增加,收集的有序纤维接近于平行排列,纤维的排列有序度提高;转筒表面线速度为3.75 m/s时,收集的有序纤维膜的晶粒尺寸及结晶度达到最大值,拉伸强度也达到最大值;转筒表面线速度大于3.75 m/s,收集的有序纤维膜的结晶度和晶粒尺寸减小,拉伸强度降低;转筒表面线速度为3.75 m/s时,得到的PLLA/PCL有序纤维膜的综合性能最好。

关键词：静电纺丝有序纤维聚乳酸聚己内酯转筒表面线速度

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静电纺丝法制备PHBV有序纤维

合成纤维工业 2011年第2期34卷 18-22页

作者：杨科杨庆沈新元陈璐邵梅玲东华大学纤维材料改性国家重点实验室上海201620 东华大学材料科学与工程学院上海201620

利用静电纺丝转轴法制备羟基丁酸-羟基戊酸共聚酯(PHBV)有序纤维,研究了转轴表面线速度对PHBV纤维结构与性能的影响。结果表明:随着转轴表面线速度的提高,PHBV纤维的排列有序度、晶区取向度及分子链取向度、结晶度以及力学性能提高,10.5... 详细信息

利用静电纺丝转轴法制备羟基丁酸-羟基戊酸共聚酯(PHBV)有序纤维,研究了转轴表面线速度对PHBV纤维结构与性能的影响。结果表明:随着转轴表面线速度的提高,PHBV纤维的排列有序度、晶区取向度及分子链取向度、结晶度以及力学性能提高,10.5m/s时均达到最大值,其后又有所降低;转轴的卷绕对纤维具有拉伸作用,随着转轴表面线速度的增加,纤维的平均直径和晶粒尺寸减小;电纺有序PHBV纤维在拉伸过程中经过屈服点以后没有明显的细颈现象,而是随着应变的增大应力逐渐降低直至完全断裂。

关键词：羟基丁酸-羟基戊酸共聚酯静电纺丝转轴法有序纤维

静电纺制备有序聚乳酸纤维膜及其促进神经生长的体外研究

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静电纺制备有序聚乳酸纤维膜及其促进神经生长的体外研究

作者：薛东鹤郑州大学

学位级别：硕士

背景生物组织工程研究中,通过改变生物材料的微观结构进而调控细胞黏附、增殖、迁移行为,已然成为科学研究的热点和趋势。静电纺丝技术是制备微/纳米级纤维常用有效方法,采用该技术所制备的微/纳米级纤维膜可以更好地模拟细胞外基质(Ext... 详细信息

背景生物组织工程研究中,通过改变生物材料的微观结构进而调控细胞黏附、增殖、迁移行为,已然成为科学研究的热点和趋势。静电纺丝技术是制备微/纳米级纤维常用有效方法,采用该技术所制备的微/纳米级纤维膜可以更好地模拟细胞外基质(Extracellular Matrix,ECM)的结构特征,在组织修复等生物医学领域有着重要作用。然而,由于电纺液喷射的不稳定性,形成“泰勒锥”现象,导致传统的电纺纤维呈现无序排列状态,对于细胞生长的调控性较差,极大限制了在生物医学领域的应用。采用静电纺技术制备有序的微/纳米纤维膜也成为重要的研究方向。聚乳酸(Polylactic Acid,PLA)被认为具有良好的生物相容性和生物可降解性,可用作细胞生长支持材料。因此以PLA为原料,通过静电纺丝构建有序纤维膜可以为组织修复和再生提供新的解决办法,尤其对结构特异性组织(如神经组织)的构建尤为重要。施万细胞(Schwann Cells,SCs)是外周神经系统的成髓鞘胶质细胞,具备一定的取向生长性,对于神经再生与修复有着明确的指导作用,有序的电纺纳米纤维对其而言是十分有利的载体。目的本研究利用静电纺丝技术采用不同PLA纺丝液浓度制备纤维膜,探讨溶液浓度对材料可纺性的影响,然后通过改进电纺过程接收装置的转速参数,制备具有有序纤维结构的PLA纤维膜,并采用体外细胞培养实验研究其生物学性能。方法采用静电纺丝技术,制备三种不同PLA纺丝液浓度(10%、12%、14%)的纤维膜,对其用光学显微镜、扫描电镜观察纤维形貌并进行孔隙率测算。选用较佳PLA纺丝液浓度,采取滚筒收集法接收纤维纺丝,调整滚筒转速参数,制备有序PLA纤维膜,对其微观形貌、孔隙率、吸水性、亲水性、降解性和力学性进行一系列表征。以纤维膜的有序结构对大鼠施万细胞(Rat Schwann cells,RSC96)生物学行为的诱导作用为指导,通过成熟的RSC96细胞分离、培养技术,检测细胞在纤维膜上的增殖和迁移情况。采用t检验对数据进行统计学分析,P纤维直径与纺丝液浓度呈现正相关,PLA纺丝液浓度为12%时,微/纳米纤维形态较好,纤维平均直径为1.03μm,纤维膜孔隙率为54.7%,对于构建纤维膜性能较好。(2)静电纺丝实验参数中,接收装置的转速对纺丝纤维的有序性起到关键作用;同时,制备的有序PLA纤维膜中纤维排列整齐,直径均匀,孔隙率为71.6%,平均吸水率约为525.56%,最大应力拉伸强度为4.2MPa,最大弹性形变量约为20%,符合神经组织工程的各项指标;12周的体外降解实验分析,降解过程失重率稳定增长,12周的失重率达12.68%,实现了生物力学性能的可控调节。(3)利用有序PLA纤维膜进行体外细胞培养,结果显示,有序PLA纤维膜对细胞活性和增殖无影响,纤维膜生物相容性良好,且RSC96细胞在有序纤维上的增殖迁移呈现一定的方向性,生长形态均匀有序。结论通过对不同纺丝液浓度的纤维膜形貌学分析,12%PLA溶液浓度的纤维形态良好,选用此溶液浓度,调整接收装置转速,制备的有序PLA纤维膜各项性能均符合神经组织工程指标,实现了生物力学性能的可控调节,且成功诱导RSC96细胞定向增殖迁移。所得结论对于构建神经组织工程方面具有一定的推动作用。

关键词：周围神经损伤静电纺丝聚乳酸有序纤维施万细胞

静电纺丝法制备有序荧光微纳米纤维及气敏器件的研究

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静电纺丝法制备有序荧光微纳米纤维及气敏器件的研究

作者：张志华青岛大学

学位级别：硕士

静电纺丝法是一种制备连续微纳米纤维较便捷高效的方法,具有成本低廉、设备简单、操作方便、产量较大等优点,在物理、化学、生物、电子等领域有着广泛的应用。本论文主要研究了静电纺丝法在荧光微纳米纤维、有序排列的微纳米纤维和气敏... 详细信息

静电纺丝法是一种制备连续微纳米纤维较便捷高效的方法,具有成本低廉、设备简单、操作方便、产量较大等优点,在物理、化学、生物、电子等领域有着广泛的应用。本论文主要研究了静电纺丝法在荧光微纳米纤维、有序排列的微纳米纤维和气敏传感器方面的应用,并对纤维的荧光特性及其气敏特性进行了深入的探索。本文利用静电纺丝法制备了荧光微纳米纤维,研究了荧光纤维的纺丝条件,并对其形貌、荧光特性以及测试过程中出现的荧光猝灭现象进行了详细的观察与分析。静电纺丝法易于制备无序的微纳米纤维,但不适用于制备有序排列的微纳米纤维,本文通过引入离心力改进了静电纺丝装置,成功制备了有序排列的微纳米纤维,同时对改进装置的纺丝原理与实验条件进行了细致深入地探索。本文还利用静电纺丝法制备了导电微纳米纤维,对纤维的导电特性进行了测试,并利用QCM技术研究了导电纤维的气敏特性。纳米纤维的小尺寸效应大大地提高了气敏传感器的敏感性,这使得静电纺丝法在敏感器件方面有广阔的应用前景。

关键词：静电纺丝荧光纤维有序纤维 QCM 气敏特性

离心静电纺丝法制备有序、交叉以及绞线结构的荧光纳米纤维

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青岛大学学报（自然科学版） 2013年第1期26卷 44-49页

作者：刘术亮黄渊源韩玉梅龙云泽孙彬青岛大学物理科学学院山东青岛266071 山东省胶州市第三中学物理教研室山东胶州266300 山东省高校光子学材料与技术重点实验室(青岛大学) 山东青岛266071 青岛市纤维新材料与现代纺织国家重点实验室培育基地山东青岛266071

利用新型低压离心静电纺丝法制备了有序排列、交叉排列以及绞线结构的荧光纳米纤维(掺杂荧光物质为荧光素和罗丹明B)。利用扫描电镜(SEM)、荧光显微镜和荧光光谱仪对纤维的微观形貌和荧光性质进行了表征和测量,结果显示,绞线结构的荧光... 详细信息

利用新型低压离心静电纺丝法制备了有序排列、交叉排列以及绞线结构的荧光纳米纤维(掺杂荧光物质为荧光素和罗丹明B)。利用扫描电镜(SEM)、荧光显微镜和荧光光谱仪对纤维的微观形貌和荧光性质进行了表征和测量,结果显示,绞线结构的荧光强度较单根纤维组合大大加强。

关键词：离心静电纺丝荧光纳米纤维有序纤维交叉结构绞线结构

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喷气纺丝技术制备有序纳米纤维

喷气纺丝技术制备有序纳米纤维

取向排列丝素蛋白/聚己内酯复合纳米纤维膜的双轴向拉伸性能

中国第四届静电纺丝大会(CICE2016)

作者：邵中彪宋岩华孙朝阳徐岚苏州大学纺织与服装工程学院现代丝绸国家工程实验室

至今为止,静电纺丝技术已经成为制备纳米纤维最为简单直接的方法。纳米纤维因具有高比面积高孔隙率等优异性能,在过滤吸附,组织工程,药物传递等领域有着广泛的应用。与无序纤维毡相比,有序纳米纤维具有更优良的的力学性能,更好的生物相... 详细信息

至今为止,静电纺丝技术已经成为制备纳米纤维最为简单直接的方法。纳米纤维因具有高比面积高孔隙率等优异性能,在过滤吸附,组织工程,药物传递等领域有着广泛的应用。与无序纤维毡相比,有序纳米纤维具有更优良的的力学性能,更好的生物相容性,因而在光电子器件,生物材料等领域有着广阔的应用前景[5]。喷气纺丝技术作为最新的无针纺丝技术之一,配合高速旋转的格栅状滚筒收集有序纳米纤维,不仅增加了纤维的取向排列,同时对纤维起到拉伸效果,喷薄而出的纳米纤维在滚筒高速旋转下能够快速高效制备有序纳米纤维。同时对影响纺丝效果的电压滚筒转速等因素进行了探讨。

关键词：喷气纺丝旋转滚筒有序纤维

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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纺织学报 2015年第4期36卷 31-36页

作者：王敏超熊杰浙江理工大学材料与纺织学院浙江杭州310018 浙江理工大学先进纺织材料与制备技术教育部重点实验室浙江杭州310018

以滚筒为收集装置,用静电纺丝技术制备了有序排列的丝素蛋白/聚己内酯(SF/PCL)复合纳米纤维膜。利用FE-SEM和Mat Lab软件对不同转速下收集的SF/PCL纳米纤维的形貌及排列有序程度进行表征;利用双轴拉伸试验仪对纳米纤维膜的力学性能进行... 详细信息

以滚筒为收集装置,用静电纺丝技术制备了有序排列的丝素蛋白/聚己内酯(SF/PCL)复合纳米纤维膜。利用FE-SEM和Mat Lab软件对不同转速下收集的SF/PCL纳米纤维的形貌及排列有序程度进行表征;利用双轴拉伸试验仪对纳米纤维膜的力学性能进行测试。结果表明:滚筒转速越大,纳米纤维排列有序程度越高;纳米纤维膜力学性能表现出各向异性,同时具有明显的非线性和非弹性。对实验曲线进行拟合,建立了纳米纤维膜在双轴循环拉伸作用下的拉伸负荷-伸长率数学模型。以滚筒转速为4.70 m/s的试样为例,数学模型拟合曲线与实验曲线具有较高的一致性。

关键词：静电纺丝纳米纤维膜有序纤维力学性能双轴拉伸实验数学模型

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静电纺丝制备荧光物质掺杂的微纳米纤维

静电纺丝制备荧光物质掺杂的微纳米纤维

作者：尹红星青岛大学

学位级别：硕士

静电纺丝技术因其简单方便、价廉、环境友好和可高效连续制备微纳米纤维而被广泛研究,在物理、化学和生物方面有广阔的应用前景。本论文主要研究了静电纺丝装置的改进和用改进的静电纺丝装置制备多种形貌和多种结构的复合微纳米纤维,并... 详细信息

静电纺丝技术因其简单方便、价廉、环境友好和可高效连续制备微纳米纤维而被广泛研究,在物理、化学和生物方面有广阔的应用前景。本论文主要研究了静电纺丝装置的改进和用改进的静电纺丝装置制备多种形貌和多种结构的复合微纳米纤维,并讨论了不同参数对纤维形貌的影响。通过普通静电纺丝和改进静电纺丝装置制备得到了无纺布形式、珠串结构、网状结构、带状结构、螺旋结构、球状结构、平行有序结构、交叉结构、绞线结构等不同形貌和不同结构的荧光物质掺杂的复合微纳米纤维。本文主要介绍了离心电纺在制备纤维方面的研究。离心纺丝和静电纺丝结合起来的离心静电纺丝在制备平行纤维方面有纺丝电压低、纤维有序度高、可重复性好、收集方便等优点,讨论并得到了制备聚甲基丙烯酸甲酯(Poly(methyl methacrylate), PMMA)和聚苯乙烯(Poly(styrene), PS)平行有序纤维的最佳条件。由于收集极相对独立,在制备有序纤维的基础上成功制备了交叉结构纤维,值得注意的是交叉结构纤维的纵向和横向纤维可以是同一种材料也可以是不同材料,在制备交叉结构方面极其方便。通过改变纺丝参数还可以得到平行螺旋、平行珠串和绞线结构纤维,为静电纺丝制备纤维形貌拓宽了领域,丰富了纤维的形貌,改进静电纺丝装置在制备纳米电子器件和光学器件方面有很大的优势和潜在应用价值。

关键词：静电纺丝改进静电纺丝装置微纳米纤维荧光有序纤维