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静电纺丝PU/PANI/SiO2制备自粘导电亚微米纤维心脏

公司新闻    2021-09-22 16:17

心肌梗塞(MI)是发病率和死亡率显著提高的首要原因,因此,使用高导电性、弹性材料制造工程化心脏贴片是改善心肌梗塞区域功能的有效途径。在本研究中,通过静电纺丝形状记忆聚合物聚氨酯/聚苯胺/氧化硅(PU/PANI/SiO2)精确制备了亚微米级纤维贴片,在氢键效应和羧基间相互作用下可提供相容性、相混合/互溶性和稳定性。本课题组制备的亚微米纤维贴片具有一些显著的特性,例如亚微米纤维、3D多孔结构、模拟细胞外基质(ECM)的特殊厚度、弹性变形、良好的弱电信号传导性能、保持整体结构的稳定性和自粘附性等。经证实,这种亚微米纤维材料是有效、易于制备且可靠的。本研究通过对材料体系进行精确设计、结构调整和性能优化,旨在制备出一种用于潜在MI疗法的亚微米级纤维心脏贴片,其可模拟心肌细胞外基质且具有增强的导电信号转导功能。

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图1.(a)通过形状记忆聚合物制备自粘导电亚微米纤维心脏贴片以促进电信号传导功能。(b)5%PU,(c)5%PU-3%PANI和(d)5%PU-3%PANI-0.5%SiO2,(e)5%PU-6%PANI-0.5%SiO2和(f)5%PU-9%PANI-0.5%SiO2的SEM以及(g)纤维直径分布。

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图2.(a)5%PU-3%PANI-0.5%SiO2亚微米纤维贴片的应力-应变和(b-e)拉伸变形。(f)5%PU-3%PANI和5%PU-3%PANI-0.5%SiO2亚微米纤维贴片的导电稳定性。

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图3.(a)接触角时间的平均值(N=3),(b)7%PU-1%PANI-0.5%SiO2的接触角(N=3),5%PU-3%PANI(c)和5%PU-3%PANI-0.5%SiO2(d)上的不同液滴,(e)将扭曲和展平的亚微米纤维贴片浸入PBS中。

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图4.(a1,b1,c1,d1)5%PU-3%PANI-0.5%SiO2亚微米纤维贴片,(e1)5%PU-6%PANI-0.5%SiO2亚微米纤维贴片。(a2,b2,c2,d2,e2)长时间试验的电压-时间结果。(a3,b3,c3,d3,e3)短时间实验的电压-时间结果。

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图5.整个新鲜猪心,将其切片用于电信号传导测量。这与先前测试贴片的研究类似。

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图6.(a)5%PU-3%PANI亚微米纤维贴片的2D结构,(b)5%PU-3%PANI-0.5%SiO2亚微米纤维贴片的2D结构,(c)5%PU-3%PANI-0.5%SiO2亚微米纤维贴剂的3D结构,(d)将5%PU-3%PANI-0.5%SiO2亚微米纤维贴片覆盖在猪心表面,并通过自粘、充气、吸气等不同操作以模拟MI,(e)缝合和自粘贴片的比较。

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图7.使用亚微米纤维贴片(5%PU-3%PANI-0.5%SiO2)测试人体电信号:(a,b)手腕,(c,d)手指,和(e,f)脖子。