聚乳酸_细菌纤维素复合支架的制备及其性能研究.pdf

摘要

细菌纤维素(BC)因具有高纯度、高结晶度、良好的机械性能、优异的生物

相容性及生物可降解性等优势成为一种常用的生物材料。其纳米尺寸级纤维束

交织重叠在一起，形成独特的三维网状结构。聚乳酸(PLA)的力学性能良好兼具

优异的生物相容性及可降解性，因而在组织工程领域得到广泛的应用。本文将

聚乳酸与细菌纤维素复合制备出一种新型支架——聚乳酸/细菌纤维素复合支

架(PLA/BC)，并对其物化性能以及生物学性能进行表征和评价。

本文采用静态培养法，利用红茶菌发酵制得BC，并对其进行纯化处理后匀

浆抽滤成膜。通过扫描电镜观察发现，BC膜由交错缠绕的超细纤维构成三维网

络，纤维的直径约为20~60nm，且表面具有大量孔隙，其孔隙率达到93.75%。

采用溶液浇注-溶剂去除法成功制备PLA/BC复合支架(文中命名为

PLA/BC-0复合膜)，通过FTIR和XRD证明两种材料成功复合，拉伸测试表明

该复合支架的断裂强度较之纯BC膜有所提高。通过细胞毒性、粘附、增殖实

验评价其生物相容性，该复合膜的细胞毒性等级为1级，符合组织工程应用条

件。将雪旺细胞(SCs)种植于PLA/BC-0复合膜上，细胞在24h后成功粘附，并

在共培养的3~5d进入对数生长期，细胞实现大量增殖。

3D打印方法不仅实现了两种材料的复合，同时可以通过控制3D打印过程

中的工艺参数精确调控支架PLA层的微孔尺寸和形状，从而探索细胞黏附和增

殖所需的最佳膜层结构。本文就3D打印的圆孔状及条纹状表面拓扑结构对细

胞的生长行为影响进行了表征。SCs细胞能够在3D打印复合膜表面成功粘附，

且其在规则的圆孔状及条纹状结构表面的增殖率大于其在光滑平整的表面，微

米级孔隙结构能够更好的促进增殖过程。细胞毒性实验结果表明，3D打印

PLA/BC复合膜无细胞毒性，甚至有一定程度的促进增殖作用(其细胞存活率大

于100%)。红细胞固定及血小板粘附实验证明3D打印复合膜具有优异的血液

相容性。进一步的降解研究表明，几种材料在植入体内1周后出现松散结构，

3周后开始有结构缺损。体外降解结果表明，BC膜在模拟体液中6周后的降解

率为14.38%，而PLA/BC复合膜的降解率达到18.75%，均具有生物可降解性。

关键词：聚乳酸；细菌纤维素；复合支架；生物相容性；生物性能

Abstract

Bacterialcellulose(BC)hasbecomeacommonbiomaterialbecauseofitshigh

purity,highcrystallinity,goodmechanicalproperties,excellentbiocompatibilityand

biodegradability.Itsnanoscalefiberbundlesinterweavetogethertoformaunique

three-dimensionalnetworkstructure.Polylacticacid(PLA)hasgoodmechanical

propertiesandexcellentbiocompatibilityandbiodegradability.Therefore,polylactic

acid(PLA)hasbeenwidelyappliedintissueengineering.Anewtypeofscaffold,

polylacticacid/bacterialcellulosecompositescaffold(PLA/BC),waspreparedby

combiningpolylacticacidwithbacterialcellulose,anditsphysicochemicalproperties

andbiological