DOI: 10.1016/j.mtcomm.2021.102259

由于羟基磷灰石（HA）与天然骨骼的化学相似性，将合成HA作为骨骼替代品和置换物在生物医学应用中已成为一种普遍采用的研究方法。由生物活性HA组成的纳米纤维复合材料是一种公认的有希望的骨再生材料。然而，在静电纺丝过程中，纳米纤维聚合物基体上的HA团聚对材料的力学性能提出了严峻的挑战。在这项研究中，通过静电纺丝PAN、nCB和HA的混合物制备了复合纳米纤维支架，以观察nCB对膜性能的影响。通过SEM-EDX、TEM、FTIR、XRD、TGA、水接触角、溶胀度和拉伸强度测试对所有制备的样品进行表征。通过SEM-EDX、FTIR、XRD和XPS对矿化样品进行了表征。掺入nCB减少了纳米纤维的平均直径，而PAN/nCB支架的表面形态没有任何显著变化。EDX光谱表明，随着HA负载量的增加，HA组分也逐渐增加。TEM显微照片显示nCB分散在纳米纤维结构上。与PAN/HA支架相比，PAN/nCB/HA的力学性能得到了显著改善。尽管PAN/nCB/HA中HA含量的增加导致抗张强度和杨氏模量降低，但其值仍大于未添加nCB的对应值。PAN/nCB/HA复合支架在SBF中孵育后显示出优异的HA矿化度（Ca/P=1.68）和簇状突起（典型的HA形态）。MC3T3-E1成骨细胞在本研究所制备的膜上显示出优异的增殖和粘附性。结果表明，nCB可以增强HA基聚合物纳米纤维，并且这种生物相容性复合材料具有作为骨和其他硬组织修复材料的强大潜力。

图1.PAN（a，a*），PAN/nCB（b，b*），PAN/nCB/HA5（c，c*），PAN/nCB/HA10（d，d*），PAN/nCB/HA15（e，e*），PAN/HA5（f，f*），PAN/HA10（g，g*）和PAN/HA15（h，h*）的SEM图像和纳米纤维直径分布直方图。

图2.PAN/nCB/HA15（e1和e2）和PAN/HA15（e3）的TEM显微照片。

图3.PAN（a），PAN/nCB（b），PAN/nCB/HA5（c），PAN/nCB/HA10（d），PAN/nCB/HA15（e），PAN/HA5（f），PAN/HA10（g）和PAN/HA15（h）的EDX光谱。

图4.PAN和PAN复合纳米纤维的FTIR宽光谱（a，b）和HA区域的窄光谱（a*，b*）。

图5.PAN和PAN复合纳米纤维膜的XRD光谱。

图6.PAN和PAN复合纳米纤维的表面润湿行为（*p值=0.000，R2=90.14％，n=5；**p值=0.000，R2=99.49％，n=5）。

图7.PAN和PAN复合纳米纤维的溶胀性能（a）（*p值=0.001，R2=96.24％，n=3；**p值=0.000，R2=99.53％，n=3）；pH对PAN、PAN/nCB和PAN/nCB/HA纳米纤维（b）以及PAN/HA纳米纤维（c）溶胀率的影响。

图8.PAN（a），PAN/nCB（b），PAN/nCB/HA5（c），PAN/nCB/HA10（d），PAN/nCB/HA15（e），PAN/HA5（f），PAN/HA10（g）和PAN/HA15（h）在pH7的PBS中溶胀后的SEM显微照片。

图9.PAN和PAN复合纳米纤维的热性能。

图10.PAN和PAN复合纳米纤维的力学性能。

图11.在SBF中孵育不同时间间隔的PAN/nCB/HA10的SEM显微照片。

图12.低倍放大SEM照片显示HA晶体覆盖的膜表面（a），高倍放大SEM显微照片显示簇状突起（b）。

图13.矿化PAN/nCB/HA10在SBF中孵育15天的FTIR光谱。

图14.PAN/nCB/HA10在SBF中孵育15天的XRD谱图。

图15.PAN/nCB/HA10在SBF中孵育15天的XPS窄光谱。

图16.使用WST-1比色测定法分析第1天和第3天复合纳米纤维膜的MC3T3-E1细胞活性（％）（*p值=0.071，R2=95.16％，n=3；**p值=0.021，R2=99.31％，n=3）。

图17.培养3天后，MC3T3-E1细胞粘附在PAN纳米纤维（a），PAN/nCB（b），PAN/nCB/HA5（c），PAN/nCB/HA10（d），PAN/nCB/HA15（e）和PAN/HA10（f）上的SEM图像。