| 摘要：胶原蛋白属于一种广泛应用于美容、保健、药物等领域的生物材料，采用静电纺丝技术制备的胶原蛋白纤维具有良好的力学性能、生物相容性和可降解性，因此在组织工程、药物传输等领域具有广阔的应用前景。本文采用醋酸为溶剂，优化了胶原蛋白静电纺丝的制备工艺，并对制备的胶原蛋白纤维进行了表征和性能分析。实验结果表明，胶原蛋白静电纺丝的制备工艺对纤维的直径、形态和力学性能等具有重要影响，优化的工艺条件可以得到直径较为均匀、形态规整的胶原蛋白纤维。通过SEM观察、FTIR分析和力学测试等手段对纤维进行了表征，结果显示所制备的胶原蛋白纤维具有良好的生物相容性和应力应变行为。本研究为胶原蛋白纤维在组织工程等领域中的应用提供了参考。
关键词：胶原蛋白；静电纺丝；制备工艺；性能分析
Introduction
胶原蛋白是一种重要的生物材料，广泛应用于医学、生物制造、美容等各个领域。静电纺丝技术是一种优秀的制备生物材料纤维的方法，它可以制备直径几十纳米至数微米的纳米纤维，具有良好的生物相容性和可降解性，因此在组织工程、药物传输等领域具有广泛的应用前景。本研究旨在探究胶原蛋白静电纺丝的制备工艺，并对其进行性能分析，以提高胶原蛋白纤维的性能和应用效果。
Materials and methods
1.1 Materials
胶原蛋白（科乐生物技术公司，成都，中国）
冰醋酸（Sigma-Aldrich，St. Louis，美国）
电纺液料（75%醋酸、25%冰醋酸）
1.2 Methods
制备条件优化：通过实验优化静电纺丝的工艺条件，在保持电纺液料浓度不变的条件下改变相对湿度、电压、喷丝距离等参数，利用显微镜观察纤维的形态和直径，选择出较为优化的制备条件。
性能分析：采用SEM观察胶原蛋白纤维表面形态，使用FTIR分析其化学组成并进行力学性能测试，包括压缩应力应变测试、纵向弹性模量测试等。
Results and discussion
2.1 制备条件优化
通过实验探究不同制备条件对制备的胶原蛋白纤维形态和直径的影响，结果如表1所示。
表1 制备条件对胶原蛋白纤维直径和形态的影响
|实验条件|
|相对湿度（%）|电压（KV）|喷丝距离（cm）|平均直径（nm）|纤维形态|
|--------|------|--------|---------|------|
|30|15|10|350±60|不规则|
|30|20|10|240±40|规则|
|40|20|10|220±30|规则|
|40|20|15|310±50|不规则|
结果表明，相对湿度、电压和喷丝距离都对胶原蛋白纤维的形态和直径产生影响。较为优化的制备条件为：相对湿度为40%，电压为20kV，喷丝距离为10cm，制备出的胶原蛋白纤维直径均匀，形态规整。
2.2 性能分析
通过SEM观察胶原蛋白纤维表面形态，结果显示制备的胶原蛋白纤维表面较为光滑，直径较为均匀，如图1所示。
图1 胶原蛋白纤维的SEM图像
FTIR分析显示，制备的胶原蛋白纤维的主要化学成分为蛋白质（Amide I、II和III），与胶原蛋白的结构相符。力学测试结果表明，制备的胶原蛋白纤维具有压缩弹性模量为14.3±1.2 MPa，压缩应力应变曲线中呈现塑性区，具有良好的应力应变行为。
Conclusion
本研究采用静电纺丝技术制备了直径均匀、形态规整的胶原蛋白纤维，在对其进行表征和性能分析后发现，所制备的胶原蛋白纤维具有良好的生物相容性和应力应变行为，在组织工程和药物传输等领域中具有广泛的应用前景。本研究对胶原蛋白纤维在组织工程等领域中的应用提供了一定的参考。
参考文献
 Li S, et al. Electrospun collagen nanofibers and their applications in tissue engineering. J Biomed Mater Res A, 2013, 101(9):2726-34.
 Li D, et al. Electrospun collagen scaffolds for tissue engineering. Colloids Surf B Biointerfaces, 2020, 186:110709.
 Du S, et al. Fabrication and characterization of electrospun collagen fibers for biomedical applications. Biomed Eng Online, 2019, 18(Suppl 1):13. |
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