在本研究中，采用逐层静电纺丝技术制备了三维纳米纤维支架（3DENS）。利用生物聚合物和静电纺丝制备技术构建生物医用纳米纤维为开发出由PVA、角蛋白和壳聚糖组成的支架奠定了基础。迄今为止，研究人员已经制备出PVA/角蛋白混合纳米纤维和PVA/壳聚糖混合纳米纤维，并评估了其生物医用性能。由角蛋白和壳聚糖组成的静电纺丝支架尚未在已发表的文献中报道，因此本研究通过静电纺丝制备了一种新型纳米纤维PVA/角蛋白/壳聚糖支架。使用傅里叶变换红外（FT-IR）光谱、扫描电子显微镜（SEM）、差示扫描比色法（DSC）和热重分析（TGA）对所制备的3DENS进行了表征。还研究了聚合物溶液的物理化学性质，例如粘度（流变学）和电导率。3DENS具有相对均匀的纤维结构、合适的孔隙率、溶胀特性和降解率，上述特性受角蛋白和壳聚糖与PVA质量比的影响。结果表明PVA/角蛋白/壳聚糖3DENS在生物医学应用中具有较高的潜力。
图1.a）使用多个喷丝头进行静电纺丝：PVA/角蛋白和PVA/壳聚糖分别由注射器1和2以及注射器2和4提供，使用注射泵控制通过管道和喷丝头的流速。将制备好的3DENS收集在转辊上；3DENS的SEM图像：b）横截面图显示支架厚度（放大500倍），c）顶视图显示纤维结构（放大10K倍）
图2.不同聚合物溶液的粘度（a和b）和电导率（c）：平均值（n=3），10%（w/w）PVA/5%（w/w）角蛋白和10%（w/w）PVA/2%（w/w）壳聚糖溶液的粘度随着粘性10%（w/w）PVA溶液的加入而增加；电导率随着混合溶液中5%（w/w）角蛋白和2%（w/w）壳聚糖含量的增加而增加
图3.由不同质量比的10%（w/w）PVA、5%（w/w）角蛋白和2%（w/w）壳聚糖溶液制备的纳米纤维的SEM图像（放大10K倍）和直径分布：a）PKC1，b）PKC2，c）PKC3，d）PKC4和e）PKC5。
图4.一种代表性3DENS（PKC5）以及纯聚合物的FT-IR光谱，PKC5：50%PVA+50%角蛋白和50%PVA+50%壳聚糖
图5.不同生物聚合物重量比的3DENS（n=6）的溶胀率%：所有3DENS的尺寸都增加了100%以上；a）3DENS的平均溶胀率%随着角蛋白和壳聚糖含量的增加而增加；b）3DENS的平均溶胀率随着角蛋白和壳聚糖含量的增加而增加；通过Tukey多重平均比较检测评估显著性差异，表示为*P<0.05
图6.具有不同生物聚合物重量比的3DENS的孔隙率%；总体而言，平均（n=6）孔隙率%随着角蛋白和壳聚糖含量的增加而增加；通过Tukey多重平均比较检测评估显著性差异，表示为*P<0.05
图7.不同生物聚合物重量比的PBS中3DENS的降解率：平均（n=5）降解率随着角蛋白和壳聚糖含量的增加而降低；降解率随着时间的推移而提高（p≤0.05）
图8.a）3DENS以及纯PVA、角蛋白和壳聚糖粉末的DSC热图；b）3DENS以及纯PVA、角蛋白和壳聚糖粉末的TGA热像图：3DENS曲线在600℃以上变得平坦，这表明复合纳米纤维完全燃烧
图9.3DENS的应力-应变曲线：角蛋白和壳聚糖的加入提高了拉伸强度，同时降低了延展性
