所有管的透水性隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長而降低。使用50 g L-1果糖培養(yǎng)10天后，S-BNC管的透水性達(dá)到恒定水平，表明纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和孔體積已經(jīng)穩(wěn)定。然而，用100 g L-1果糖獲得的S-BNC管的透水性在培養(yǎng)10天后持續(xù)下降，這可能意味著BNC網(wǎng)絡(luò)仍在變化。用50 g L-1果糖制備的S-BNC管的最終透水性為3.96±0.07 mL cm-2 min-1，遠(yuǎn)大于用100 g L-1果糖獲得的管（2.63±0.10 mL cm-2 min-1）。結(jié)果表明，用100 g L-1果糖的S-BNC管的最終纖維密度應(yīng)大于用50 g L-1果糖的管。對(duì)于D-BNC管，培養(yǎng)6天后透水性沒有大的差異。然而，較高的果糖濃度可能導(dǎo)致D-BNC管的透水性更小。所有這些表明兩種BNC管的透水性可以通過糖濃度和培養(yǎng)時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)。為了獲得適用于用作血管移植物的管的推薦透水性范圍，需要進(jìn)行大量工作來研究透水性范圍與BNC管植入后通暢性之間的關(guān)系。

表1顯示了兩種生物反應(yīng)器中培養(yǎng)14天，使用50 g L-1和100 g L-1果糖收獲的BNC管的性能。結(jié)果表明，用100 g L-1果糖制備的那些管具有更好的性能，并且用100 g L-1果糖制備的D-BNC管在所有管中表現(xiàn)出最佳性能。較高果糖濃度下的BNC密度總是大于用50 g L-1果糖制備的管，這應(yīng)導(dǎo)致更強(qiáng)的拉伸強(qiáng)度、爆破壓和更小的透水性。與D-BNC相比，S-BNC管較弱的機(jī)械性能主要?dú)w因于較低的BNC產(chǎn)量。數(shù)據(jù)明顯表明較高的果糖濃度賦予更好的性能。BNC密度和性能的這些多樣性可能意味著各種管的不同形態(tài)。因此，在以下進(jìn)一步研究中比較了用100 g L-1果糖制備的BNC管的形態(tài)。

形態(tài)學(xué)

圖11展示了用100 g L-1果糖制備的BNC管的橫截面。如報(bào)道所述，13發(fā)現(xiàn)了S-BNC管的多層橫截面形態(tài)，但D-BNC管的橫截面顯示出未分層結(jié)構(gòu)，具有均勻的多孔網(wǎng)絡(luò)，這與之前的發(fā)現(xiàn)一致。16 D-BNC管的均勻纖維網(wǎng)絡(luò)也可能有助于更強(qiáng)的拉伸強(qiáng)度和爆破強(qiáng)度。然而，結(jié)構(gòu)差異背后的原因仍不清楚。Bodin等人13報(bào)道層狀部分的厚度隨O2量而變化。

圖12顯示了用100 g L-1果糖培養(yǎng)14天后BNC管表面的FE-SEM形態(tài)。所有表面都顯示出具有多孔結(jié)構(gòu)的開放原纖維網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于S-BNC管，Bodin等人報(bào)道，內(nèi)腔表面顯示出比外表面更致密的纖維網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)樵诠枘z管周圍分泌了稍多的BNC。13與外表面放大20000倍的FE-SEM形態(tài)（圖12（b1））相比，可以在相應(yīng)的內(nèi)腔表面（圖12（B1））上清楚地觀察到更多的BNC纖維。D-BNC管的表面顯示出相似的纖維密度和均勻的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這是基于BNC同時(shí)在兩根硅膠管表面形成的技術(shù)。更致密的內(nèi)腔和外表面有利于爆破壓和透水性，也主要顯示了由于靠近硅膠管的DO分布多樣性（圖3（B））導(dǎo)致的不同BNC分泌的可能原因而顯示的多樣性。S-BNC管內(nèi)腔表面的平均纖維直徑大于外表面，這可能是因?yàn)樵诳拷枘z管的區(qū)域發(fā)生了更多的BNC合成。這與培養(yǎng)過程中細(xì)菌分布的檢查結(jié)果相符，如圖4所示。此外，內(nèi)腔表面的纖維直徑分布顯示出較小的多樣性，如圖12（C1）所示。這種相對(duì)均勻的纖維直徑分布可能導(dǎo)致更光滑的內(nèi)腔表面，這將有利于血液相容性、細(xì)胞遷移和增殖。13 D-BNC管內(nèi)腔和外表面的平均纖維直徑相似（41.34和41.67 nm），纖維直徑分布顯示出較小的差異（圖12（C2）和圖12（c2））。

結(jié)論

研究了兩種類型生物反應(yīng)器中，使用兩種初始濃度的葡萄糖和果糖制備BNC管的培養(yǎng)過程，并詳細(xì)比較了所得BNC管的性能。與葡萄糖相比，果糖提供了更高的BNC產(chǎn)量和更強(qiáng)的機(jī)械性能。結(jié)果表明，BNC管的性能可以通過選擇糖的類型和濃度以及培養(yǎng)時(shí)間進(jìn)行調(diào)控。兩種類型BNC管的結(jié)構(gòu)差異可能歸因于生物反應(yīng)器中培養(yǎng)基溶解氧引起的細(xì)菌細(xì)胞分布不同。S-BNC管顯示出分層結(jié)構(gòu)和相對(duì)較弱的性能，這表明S-BNC管應(yīng)能夠作為生物醫(yī)學(xué)復(fù)合移植物的基礎(chǔ)材料，與一些天然或合成聚合物（如膠原蛋白、纖維蛋白、聚乙烯醇、聚乳酸等）結(jié)合。D-BNC管具有更高的BNC密度和更強(qiáng)的性能，表明D-BNC管不僅在血管植入物中，而且在其他管狀醫(yī)療假體替代物（如人造食道和尿道）中具有巨大潛力。D-BNC管較高的BNC含量可能為制備具有特定功能的改性移植物提供機(jī)會(huì)，例如，具有抗凝血特性的肝素改性BNC管。所有這些結(jié)果將有利于設(shè)計(jì)策略以制備具有理想性能的BNC管用于人造血管。