DOI: 10.1016/j.mtcomm.2020.101968

腹疝修补术是世界上频率第二高的外科手术，每年有2000多万例。然而，在50％以上的腹腔手术中会发生术后粘连，给患者带来了极大的痛苦。这些粘连发生在术后7天内，即凝血级联过程中，腹膜和器官间纤维蛋白过度沉积后。因此，治疗方案既要防止粘连又要限制第二个手术步骤的需要。在过去的几十年里，许多技术被用来设计生物医用织物植入物，其中静电纺丝技术因其制备的纤维具有多孔结构和纳米级直径而引起了人们极大的兴趣。同时，冷等离子体处理可用于活化表面并将其与功能分子接枝，从而表现出如抗菌或抗凝特性。本工作旨在通过冷等离子体诱导接枝共聚合实现功能化，用可生物降解的聚己内酯（PCL）电纺纳米纤维和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）覆盖聚丙烯网（PPM）。选择AMPS是因为它含有肝素样片段，可能导致类似的抗凝作用。首先，通过改变工艺、溶液和环境参数优化PCL的静电纺丝，并选择含12％PCL的甲酸/乙酸混合物溶液。然后，使用实验设计从等离子体处理的功率和时间以及溶液浓度等方面对AMPS的接枝共聚进行优化，以获得表面富含SO3H基团的纳米纤维。在该工艺的每个步骤中，都对该材料进行了彻底的表征，证明了AMPS存在于纳米纤维表面。灭菌后，对细胞相容性和抗凝血特性的评估显示，这些纳米纤维垫有望在不释放细胞毒性化合物的情况下用于抗粘连应用。

图1：整个功能化过程的概图。

图2：在不同PCL浓度和甲酸/乙酸比下，纳米纤维膜的SEM图像（实验条件：RH=30％，T=25℃，V=13-16kV，流速=0.5mL/h，尖端收集器距离=20cm）。

图3：取决于相对湿度和流速的PCL纳米纤维形态的SEM图像。对于每种流速，湿度约为30±2％，对于每种湿度，流速固定为0.5mL/h。

图4：A：等离子体处理前PCL纳米纤维上的WCA图像；B：未处理纳米纤维的SEM图像；C：在条件9下等离子体处理的纳米纤维的SEM图像；D：纳米纤维直径的变化取决于表中给出的冷等离子体条件（红色：较低条件；黑色：中等条件，绿色：较高条件）。

图5：纳米纤维垫的等离子体处理时间对水滴吸附时间的影响（功率=100W，氩气流量=15sccm）。

图6：接枝过程的不同步骤（用丙烯酸）后纳米纤维的SEM图像。A：第一次冷等离子体处理后；B：第一次冷等离子体处理后，浸入AA中，第二次冷等离子体处理；C：第一次冷等离子体处理后，浸入AA中，第二次冷等离子体处理并在水中洗涤3h。

图7：在水中进行每个处理步骤后纳米纤维的SEM图像（A：浸入水中，未经第一次和第二次等离子体处理；B：第一次等离子体处理后浸入水中；C：浸泡之后进行第二次等离子体处理以及D：整个过程均在水中）。

图8：纳米纤维通过等离子体处理接枝丙烯酸之前（A）和之后（B）的SEM图像以及通过TBO分析测定的纳米纤维表面的COOH基团数量。

图9：AMPS等离子体接枝PCL纳米纤维的EDX光谱。

图10：AMPS接枝质量分类。

图11：A：等高线图显示在90W的恒定功率下，接枝随AMPS浓度和等离子体处理时间的变化。B：等高线图显示在90s的恒定时间内，接枝随AMPS浓度和等离子体处理功率的变化。

图12：在最佳条件下（90W，90s，1.1g AMPS）接枝样品的SEM图像。

图13：A：在最佳和最大等离子体条件下，与未处理的PP-PCL或等离子体接枝样品的细胞培养基（对照）或提取培养基接触24和72小时后，NIH3T3细胞的活性；B：在最佳和最大等离子体条件下，与TCPS（对照）、PP-PCL、等离子体接枝样品接触3天和6天后，NIH3T3细胞的活性。*p<0.05

图14：健康血液在含有或不含0.5单位肝素的TCPS上（对照）以及在由功能化（最佳和最大）或非功能化（对照）PCL纳米纤维覆盖的不同数量PPM盘上的凝结时间；1个盘、2个盘和3个盘代表与血液接触的不同表面积（分别为760、1520和2280mm²）；*p<0.05