DOI: 10.1016/j.matchemphys.2022.127052

由于其生物相容性和导电性，电纺碳纳米纤维（CNFs）在多种组织工程应用中被先后采用。多项研究试图在CNFs中嵌入各种纳米颗粒，如氧化锌纳米颗粒（ZnONPs），以调整其性能。然而，关于ZnONP对纳米复合材料性能的影响尚未得到详细的研究。在这项研究中，作者提供了一种实验方法来评估ZnONPs对CNF网格的各种结构和非结构性质的影响。在电纺丝过程中，将不同量的ZnONPs掺入或喷涂到CNF上，并进行结构表征和生物相容性评估以估计相关参数。尽管较高的ZnONP含量降低了电导率，但表面润湿性却提高了约19-33%。此外，FTIR、XRD和拉曼分析证明，ZnONP的存在改善了结构形成，并降低了缺陷密度。直接和间接细胞毒性试验显示ZnONP-CNF复合材料具有良好的生物相容性，MG-63细胞可以在所有纳米复合材料表面很好地附着和扩散。总的来说，本研究为制备适用于骨组织工程的含ZnONP的CNFs提供了新的思路。

图1.碳纳米纤维（CNF）、与ZnO纳米颗粒混合的电纺CNF（ZCE10、ZCE15和ZCE20）、双重稳定的ZCE20d和喷涂ZnO纳米颗粒的电纺CNF（ZCS15）的FTIR光谱

图2.碳纳米纤维（CNF）、与ZnO纳米颗粒混合的电纺CNF（ZCE10、ZCE15和ZCE20）、双重稳定的ZCE20d和喷涂ZnO纳米颗粒的电纺CNF（ZCS15）的XRD图谱

图3.（A）碳纳米纤维（CNF）、与ZnO纳米颗粒混合的电纺CNF（（B）ZCE10、（C）ZCE15和（D）ZCE20）、（E）双重稳定ZCE20d和（F）喷涂ZnO纳米颗粒的电纺CNF（ZCS15）的拉曼光谱

图4.（I）（A）碳纳米纤维（CNF）、与ZnO纳米颗粒混合的电纺CNF（（B）ZCE10、（C）ZCE15和（D）ZCE20）、（E）双重稳定ZCE20d和（F）喷涂ZnO纳米颗粒的电纺CNF（ZCS15）的扫描电子和EDX显微照片。每个系列包括碳化过程前后的SEM图像以及最终产品的EDX。（比例尺=2μm）（II）经1000℃碳化之前（A）和之后（B），含15%ZnO的碳纳米纤维上的ZnO分布，（III）ZCS15表面的FESEM图像，显示没有ZnO纳米颗粒的积聚，并确认其均匀分布

图5.（A）碳纳米纤维（CNF）、（B）10%（w/v）ZnONP共混CNF、（C）15%（w/v）ZnONP共混CNF、（D）20%（w/v）ZnONP共混CNF、（E）20%（w/v）ZnONP共混双重稳定的CNF和（F）15%（w/v）ZnONP电喷雾CNF的水接触角测量

图6.（I）不同纳米复合材料样品上的MG-63细胞行为：（A）MTT法测定的细胞活力，（B）LDH细胞毒性试验测得的细胞毒性，（C）LDH细胞增殖试验检测的细胞增殖情况，（II）在碳纳米纤维（CNF）、20%ZnONP掺杂CNF（ZCE20）和15%ZnONP电喷雾CNF（ZCS15）上培养的MG-63细胞的扫描电子显微镜成像