丝素蛋白/石墨烯仿生复合材料的结构设计与性能
发布时间：2025-05-26 23:23
神经缺陷和损伤的修复是临床治疗的一大难题。用于修复神经组织的植入性导管或支架不仅需要具有良好的生物相容性,还需要有一定的电学性能和力学性能。常规静电纺制备的再生丝素蛋白（Regenerated Silk Fibroin,RSF）纤维毡可诱导神经细胞生长和再生,但力学性能有待提高,且不具备导电性,因此对神经细胞的分化没有明显促进作用。为了制备力学性能和电性能优异RSF组织工程支架,本论文以力学和电学性能优异的石墨烯材料为RSF的纳米改性复合添加剂,首先研究了高浓度RSF/氧化石墨烯（GO）水溶液的结构,考察了RSF与GO的相互作用;其次模拟蚕的纺丝方法,以RSF/GO干法纺丝为模型研究GO对RSF纤维的增强机理和微区受限结晶机制;再次,分别采用静电纺丝法和浸渍法设计、制备了RSF/GO、RSF/还原氧化石墨烯（RGO）、RSF/石墨烯（Gr）共混和嵌入式复合支架,对比分析了不同石墨烯材料对复合支架结构、力学性能的影响,并考察了其在神经细胞生长和分化方面的能力,为拓展RSF/GO纤维在神经修复方面的应用奠定基础。高浓度RSF/GO混合水溶液的结构研究结果表明:GO的存在提高了RSF溶液的粘度...
【文章页数】：148 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 文献综述
1.1 再生丝素蛋白纤维
1.1.1 丝素蛋白组成和结构
1.1.2 基于RSF的仿生纺丝研究现状
1.1.2.1 湿法纺丝制备RSF纤维
1.1.2.2 静电纺丝制备RSF纤维
1.1.2.3 干法纺丝制备RSF纤维
1.1.3 RSF纤维的增强研究
1.1.3.1 后处理增强RSF纤维
1.1.3.2 共混纳米粒子增强RSF纤维
1.1.4 同步辐射技术研究丝素蛋白结构
1.2 石墨烯及氧化石墨烯的结构与应用
1.2.1 石墨烯及氧化石墨烯的结构和性质
1.2.2 石墨烯及氧化石墨烯改性复合材料
1.2.3 石墨烯及氧化石墨烯在导电组织工程支架上的应用
1.3 丝素蛋白/石墨烯复合材料研究进展
1.4 本论文的研究内容以及意义
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 论文的创新点及研究意义
参考文献
第2章 高浓度丝素蛋白/氧化石墨烯混合水溶液的结构研究
2.1 引言
2.2 实验原料及实验设备
2.2.1 实验原料
2.2.2 实验设备
2.3 实验部分
2.3.1 高浓度RSF/GO混合溶液的制备
2.4 测试与表征
2.4.1 GO表面形貌和层片厚度的表征
2.4.2 GO层片尺寸大小测试
2.4.3 GO拉曼光谱测试
2.4.4 RSF/GO浓溶液流变性能测试
2.4.5 RSF/GO浓溶液光学性能测试
2.4.6 RSF/GO浓溶液Rheo-SAXS测试
2.4.7 GO在干法纺丝液中的分散性和稳定性测试
2.4.8 RSF/GO干法纺丝液流变测试
2.5 结果与讨论
2.5.1 GO的结构分析
2.5.1.1 GO的厚度分析
2.5.1.2 GO的粒径和氧化程度分析
2.5.2 GO对RSF浓溶液结构的影响
2.5.2.1 RSF/GO浓溶液的流变性能
2.5.2.2 剪切场下RSF/GO浓溶液的聚集态结构
2.5.2.3 剪切条件下RSF/GO浓溶液的聚集态结构变化机理
2.5.3 GO在干法纺丝液中的分散性和稳定性
2.5.4 GO对干法纺丝液的流变性能的影响
2.6 结论
参考文献
第3章 丝素蛋白/氧化石墨烯杂化纤维的制备及微观结构研究
3.1 引言
3.2 实验原料及实验设备
3.2.1 实验原料
3.2.2 实验设备
3.3 实验部分
3.3.1 RSF/GO干法纺丝液的制备
3.3.2 RSF/GO水溶液的干法纺丝及后处理
3.4 测试与表征
3.4.1 RSF/GO杂化纤维的拉曼光谱测试
3.4.2 RSF/GO杂化纤维的红外测试
3.4.3 RSF/GO杂化纤维的表面形貌
3.4.4 RSF/GO杂化纤维力学性能测试
3.4.5 RSF/GO纤维WAXD测试
3.4.6 RSF/GO纤维在拉伸过程中的WAXD测试
3.4.7 RSF/GO纤维SAXS测试
3.5 结果与讨论
3.5.1 GO含量对杂化纤维结构和力学性能的影响
3.5.1.1 GO含量对杂化纤维二级结构的影响
3.5.1.2 GO含量对杂化纤维结晶结构的影响
3.5.1.3 GO对RSF纤维界面厚度参数、散射体取向和相关长度的影响
3.5.1.4 GO含量对杂化纤维力学性能的影响
3.5.2 拉伸倍数对杂化纤维结构和力学性能的影响
3.5.2.1 拉伸倍数对杂化纤维二级结构的影响
3.5.2.2 拉伸倍数对杂化纤维结晶结构的影响
3.5.2.3 拉伸倍数对RSF/GO纤维界面厚度参数、散射体取向和相关长度的影响
3.5.2.4 拉伸倍数对氧化石墨烯结构和杂化纤维力学性能的影响
3.5.3 RSF/GO纤维在拉伸过程中的结构演变
3.5.3.1 RSF/GO纤维拉伸过程中的表面形貌和结晶结构的变化
3.5.3.2 拉伸过程对杂化纤维中GO结构的影响
3.5.3.3 拉伸过程中RSF/GO纤维的结构演变机理
3.6 结论
参考文献
第4章 丝素蛋白/石墨烯材料共混静电纺纤维毡的结构与性能研究
4.1 引言
4.2 实验原料及实验设备
4.2.1 实验原料
4.2.2 实验设备
4.3 实验部分
4.3.1 RSF/GO和RSF/Gr静电纺丝液的制备
4.3.2 静电纺丝及初生纤维的后处理
4.3.3 RSF/RGO共混纤维毡的制备
4.4 测试与表征
4.4.1 共混纤维毡的结构和性能表征
4.4.1.1 RSF/GO溶液的电导率测试
4.4.1.2 共混纤维毡的形貌表征
4.4.1.3 共混纤维毡的红外光谱测试
4.4.1.4 共混纤维毡的拉曼光谱测试
4.4.1.5 共混纤维毡结晶结构测试
4.4.1.6 共混纤维毡力学性能测试
4.4.1.7 共混纤维毡电学性能测试
4.4.2 共混纤维毡的生物相容性表征
4.4.2.1 细胞培养液的制备
4.4.2.2 细胞的复苏
4.4.2.3 细胞传代培养
4.4.2.4 细胞接种
4.4.2.5 细胞增殖实验
4.4.2.6 细胞形态观察
4.4.3 共混纤维毡抗菌性能的研究
4.5 结果与讨论
4.5.1 RGO含量对共混纤维结构和性能的影响
4.5.1.1 GO含量对纺丝液流变性能和电导率的影响
4.5.1.2 RSF/RGO共混纤维形貌和平均直径
4.5.1.3 RSF/RGO共混纤维二级结构的分析
4.5.1.4 水热处理对纤维中RGO结构的影响
4.5.1.5 RSF/RGO共混纤维的结晶结构分析
4.5.1.6 RSF/RGO共混纤维的力学性能分析
4.5.1.7 RSF/RGO共混纤维的电学性能分析
4.5.2 RSF/RGO共混纤维毡的生物相容性研究
4.5.3 GO、RGO及石墨烯对RSF纤维毡的结构和性能的影响
4.5.3.1 GO、RGO及石墨烯对RSF纤维毡的形貌和纤维直径的影响
4.5.3.2 GO、RGO及石墨烯对RSF纤维毡二级结构的影响
4.5.3.3 GO、RGO及石墨烯对RSF纤维毡结晶结构的影响
4.5.3.4 GO、RGO及石墨烯对RSF纤维毡的力学性能的影响
4.5.3.5 GO、RGO及石墨烯对RSF纤维毡电学性能的影响
4.5.4 GO、RGO及石墨烯对RSF纤维毡生物相容性的影响
4.5.5 GO、RGO及石墨烯对RSF纤维毡抗菌性能的影响
4.6 结论
参考文献
第5章 石墨烯网络镶嵌修饰的导电丝素蛋白静电纺纤维毡的研究
5.1 引言
5.2 实验原料及实验设备
5.2.1 实验原料
5.2.2 实验设备
5.3 实验部分
5.4 测试与表征
5.4.1 Gr及RSF/Gr-X-嵌入式复合纤维毡的形貌表征
5.4.2 Gr的光谱表征
5.4.3 Gr在RSF纤维毡中的耐水洗性测试
5.4.4 RSF/Gr-X嵌入式复合纤维毡亲水性表征
5.4.5 RSF/Gr-X嵌入式复合纤维毡的WAXD测试
5.4.6 RSF/Gr-X嵌入式复合纤维毡力学性能测试
5.4.7 RSF/Gr-X嵌入式复合纤维毡电学性能测试
5.4.8 RSF/Gr-X嵌入式复合纤维毡的生物相容性表征
5.5 结果与讨论
5.5.1 Gr的结构特征
5.5.2 RSF/Gr-X嵌入式复合纤维毡的表面形貌
5.5.3 RSF/Gr-X嵌入式复合纤维毡的亲水性
5.5.4 RSF/Gr-X嵌入式复合纤维毡的电性能
5.5.4.1 Gr溶液浓度对RSF/Gr-X嵌入式复合纤维毡电性能的影响
5.5.4.2 浸渍时间对RSF/Gr-X嵌入式复合纤维毡电性能的影响
5.5.5 RSF/Gr-X嵌入式复合纤维毡的耐水洗性分析
5.5.6 RSF/Gr-X嵌入式复合纤维毡的力学性能
5.5.7 RSF/Gr-X嵌入式复合纤维毡对雪旺细胞增殖和生长形貌的影响
5.5.8 RSF/Gr-X嵌入式复合纤维毡对PC12细胞生长形态的影响
5.5.9 电刺激诱导PC12细胞分化和生长的研究
5.6 结论
参考文献
第6章 总结
附录一 攻读博士学位期间发表的论文及专利
致谢
本文编号：4047138
【文章页数】：148 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 文献综述
1.1 再生丝素蛋白纤维
1.1.1 丝素蛋白组成和结构
1.1.2 基于RSF的仿生纺丝研究现状
1.1.2.1 湿法纺丝制备RSF纤维
1.1.2.2 静电纺丝制备RSF纤维
1.1.2.3 干法纺丝制备RSF纤维
1.1.3 RSF纤维的增强研究
1.1.3.1 后处理增强RSF纤维
1.1.3.2 共混纳米粒子增强RSF纤维
1.1.4 同步辐射技术研究丝素蛋白结构
1.2 石墨烯及氧化石墨烯的结构与应用
1.2.1 石墨烯及氧化石墨烯的结构和性质
1.2.2 石墨烯及氧化石墨烯改性复合材料
1.2.3 石墨烯及氧化石墨烯在导电组织工程支架上的应用
1.3 丝素蛋白/石墨烯复合材料研究进展
1.4 本论文的研究内容以及意义
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 论文的创新点及研究意义
参考文献
第2章 高浓度丝素蛋白/氧化石墨烯混合水溶液的结构研究
2.1 引言
2.2 实验原料及实验设备
2.2.1 实验原料
2.2.2 实验设备
2.3 实验部分
2.3.1 高浓度RSF/GO混合溶液的制备
2.4 测试与表征
2.4.1 GO表面形貌和层片厚度的表征
2.4.2 GO层片尺寸大小测试
2.4.3 GO拉曼光谱测试
2.4.4 RSF/GO浓溶液流变性能测试
2.4.5 RSF/GO浓溶液光学性能测试
2.4.6 RSF/GO浓溶液Rheo-SAXS测试
2.4.7 GO在干法纺丝液中的分散性和稳定性测试
2.4.8 RSF/GO干法纺丝液流变测试
2.5 结果与讨论
2.5.1 GO的结构分析
2.5.1.1 GO的厚度分析
2.5.1.2 GO的粒径和氧化程度分析
2.5.2 GO对RSF浓溶液结构的影响
2.5.2.1 RSF/GO浓溶液的流变性能
2.5.2.2 剪切场下RSF/GO浓溶液的聚集态结构
2.5.2.3 剪切条件下RSF/GO浓溶液的聚集态结构变化机理
2.5.3 GO在干法纺丝液中的分散性和稳定性
2.5.4 GO对干法纺丝液的流变性能的影响
2.6 结论
参考文献
第3章 丝素蛋白/氧化石墨烯杂化纤维的制备及微观结构研究
3.1 引言
3.2 实验原料及实验设备
3.2.1 实验原料
3.2.2 实验设备
3.3 实验部分
3.3.1 RSF/GO干法纺丝液的制备
3.3.2 RSF/GO水溶液的干法纺丝及后处理
3.4 测试与表征
3.4.1 RSF/GO杂化纤维的拉曼光谱测试
3.4.2 RSF/GO杂化纤维的红外测试
3.4.3 RSF/GO杂化纤维的表面形貌
3.4.4 RSF/GO杂化纤维力学性能测试
3.4.5 RSF/GO纤维WAXD测试
3.4.6 RSF/GO纤维在拉伸过程中的WAXD测试
3.4.7 RSF/GO纤维SAXS测试
3.5 结果与讨论
3.5.1 GO含量对杂化纤维结构和力学性能的影响
3.5.1.1 GO含量对杂化纤维二级结构的影响
3.5.1.2 GO含量对杂化纤维结晶结构的影响
3.5.1.3 GO对RSF纤维界面厚度参数、散射体取向和相关长度的影响
3.5.1.4 GO含量对杂化纤维力学性能的影响
3.5.2 拉伸倍数对杂化纤维结构和力学性能的影响
3.5.2.1 拉伸倍数对杂化纤维二级结构的影响
3.5.2.2 拉伸倍数对杂化纤维结晶结构的影响
3.5.2.3 拉伸倍数对RSF/GO纤维界面厚度参数、散射体取向和相关长度的影响
3.5.2.4 拉伸倍数对氧化石墨烯结构和杂化纤维力学性能的影响
3.5.3 RSF/GO纤维在拉伸过程中的结构演变
3.5.3.1 RSF/GO纤维拉伸过程中的表面形貌和结晶结构的变化
3.5.3.2 拉伸过程对杂化纤维中GO结构的影响
3.5.3.3 拉伸过程中RSF/GO纤维的结构演变机理
3.6 结论
参考文献
第4章 丝素蛋白/石墨烯材料共混静电纺纤维毡的结构与性能研究
4.1 引言
4.2 实验原料及实验设备
4.2.1 实验原料
4.2.2 实验设备
4.3 实验部分
4.3.1 RSF/GO和RSF/Gr静电纺丝液的制备
4.3.2 静电纺丝及初生纤维的后处理
4.3.3 RSF/RGO共混纤维毡的制备
4.4 测试与表征
4.4.1 共混纤维毡的结构和性能表征
4.4.1.1 RSF/GO溶液的电导率测试
4.4.1.2 共混纤维毡的形貌表征
4.4.1.3 共混纤维毡的红外光谱测试
4.4.1.4 共混纤维毡的拉曼光谱测试
4.4.1.5 共混纤维毡结晶结构测试
4.4.1.6 共混纤维毡力学性能测试
4.4.1.7 共混纤维毡电学性能测试
4.4.2 共混纤维毡的生物相容性表征
4.4.2.1 细胞培养液的制备
4.4.2.2 细胞的复苏
4.4.2.3 细胞传代培养
4.4.2.4 细胞接种
4.4.2.5 细胞增殖实验
4.4.2.6 细胞形态观察
4.4.3 共混纤维毡抗菌性能的研究
4.5 结果与讨论
4.5.1 RGO含量对共混纤维结构和性能的影响
4.5.1.1 GO含量对纺丝液流变性能和电导率的影响
4.5.1.2 RSF/RGO共混纤维形貌和平均直径
4.5.1.3 RSF/RGO共混纤维二级结构的分析
4.5.1.4 水热处理对纤维中RGO结构的影响
4.5.1.5 RSF/RGO共混纤维的结晶结构分析
4.5.1.6 RSF/RGO共混纤维的力学性能分析
4.5.1.7 RSF/RGO共混纤维的电学性能分析
4.5.2 RSF/RGO共混纤维毡的生物相容性研究
4.5.3 GO、RGO及石墨烯对RSF纤维毡的结构和性能的影响
4.5.3.1 GO、RGO及石墨烯对RSF纤维毡的形貌和纤维直径的影响
4.5.3.2 GO、RGO及石墨烯对RSF纤维毡二级结构的影响
4.5.3.3 GO、RGO及石墨烯对RSF纤维毡结晶结构的影响
4.5.3.4 GO、RGO及石墨烯对RSF纤维毡的力学性能的影响
4.5.3.5 GO、RGO及石墨烯对RSF纤维毡电学性能的影响
4.5.4 GO、RGO及石墨烯对RSF纤维毡生物相容性的影响
4.5.5 GO、RGO及石墨烯对RSF纤维毡抗菌性能的影响
4.6 结论
参考文献
第5章 石墨烯网络镶嵌修饰的导电丝素蛋白静电纺纤维毡的研究
5.1 引言
5.2 实验原料及实验设备
5.2.1 实验原料
5.2.2 实验设备
5.3 实验部分
5.4 测试与表征
5.4.1 Gr及RSF/Gr-X-嵌入式复合纤维毡的形貌表征
5.4.2 Gr的光谱表征
5.4.3 Gr在RSF纤维毡中的耐水洗性测试
5.4.4 RSF/Gr-X嵌入式复合纤维毡亲水性表征
5.4.5 RSF/Gr-X嵌入式复合纤维毡的WAXD测试
5.4.6 RSF/Gr-X嵌入式复合纤维毡力学性能测试
5.4.7 RSF/Gr-X嵌入式复合纤维毡电学性能测试
5.4.8 RSF/Gr-X嵌入式复合纤维毡的生物相容性表征
5.5 结果与讨论
5.5.1 Gr的结构特征
5.5.2 RSF/Gr-X嵌入式复合纤维毡的表面形貌
5.5.3 RSF/Gr-X嵌入式复合纤维毡的亲水性
5.5.4 RSF/Gr-X嵌入式复合纤维毡的电性能
5.5.4.1 Gr溶液浓度对RSF/Gr-X嵌入式复合纤维毡电性能的影响
5.5.4.2 浸渍时间对RSF/Gr-X嵌入式复合纤维毡电性能的影响
5.5.5 RSF/Gr-X嵌入式复合纤维毡的耐水洗性分析
5.5.6 RSF/Gr-X嵌入式复合纤维毡的力学性能
5.5.7 RSF/Gr-X嵌入式复合纤维毡对雪旺细胞增殖和生长形貌的影响
5.5.8 RSF/Gr-X嵌入式复合纤维毡对PC12细胞生长形态的影响
5.5.9 电刺激诱导PC12细胞分化和生长的研究
5.6 结论
参考文献
第6章 总结
附录一 攻读博士学位期间发表的论文及专利
致谢
本文编号：4047138
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/4047138.html
最近更新
教材专著
