柞蠶絲蛋白的礦化性能及結構表征.pdf

1、蠶絲是一種具有幾百年手術縫合線歷史的天然高分子，它由絲膠包圍兩條絲素纖維而成，絲膠占蠶絲總重的20～30％。絲膠是一類水溶性的天然蛋白質，它的分子量為20～310kDa，具有抗氧化性、抗菌性、抗紫外性、吸濕性、生物降解性等特點。絲素纖維大分子是由結晶區(qū)和無定形區(qū)組成的，其中結晶區(qū)占2/3左右。絲素結晶區(qū)中大量的-Gly-Ala-Gly-Ala-Gly-Ser-重復序列形成了β-片層結構，使得蠶絲纖維具有較好的機械性能;絲素還具有較好的生

2、物相容性和生物降解性。因此，蠶絲蛋白（絲膠和絲素）有望用作生物材料基質。
　　生物礦化是一種廣泛存在的天然現象，比如骨和牙齒的形成，它們是由納米羥基磷灰石晶體沉積在膠原纖維有機基質上形成的、具有特定排列結構的礦化生物復合材料。近年來，利用骨組織工程作為臨床整形的再生策略得到越來越多的重視。羥基磷灰石(HAp，Ca10(PO4)6(OH)2)獨特的生物相容性和生物活性，及其在生物體內特定的結構與功能，使得它備受人類的關注。絲膠可用作

3、羥基磷灰石微球的制備模板，且羥基磷灰石沉積與絲膠蛋白的結構密切相關。當絲膠具有較高分子量和β-片層結構時，能更有效地誘導羥基磷灰石的沉積。與絲膠類似，絲素也可有效誘導羥基磷灰石晶體的形成，可用作羥基磷灰石的制備模板。
　　中國柞蠶是野蠶的一種，主要產于中國東北部。與家蠶絲膠相比，柞蠶絲膠具有較少的絲氨酸和酪氨酸，但至今與之相關的功能研究報道還很少。通過對柞蠶絲膠礦化性能的研究，有利于促進其在骨組織工程領域內的應用。與家蠶絲素相比，

4、柞蠶絲素中Ala，Asp和Arg含量較高，而甘氨酸(Gly)則較低。柞蠶絲素中大量的堿性氨基酸和Arg-Gly-Asp(RGD)三肽序列，與細胞有特定的作用，有利于促進細胞的生長，有望用作生物材料制備原料。通過探索低成本、綠色環(huán)保的柞蠶絲素溶解方法，有利于促進柞蠶絲素在創(chuàng)傷修復、人工皮膚、細胞培養(yǎng)支架、藥物載體等非織物領域內的應用。本文主要進行了以下三個內容的研究。
　　首先，本研究采用鈣溶液和磷酸鹽溶液交替浸漬法對柞蠶絲膠的礦化

5、性能進行了研究。柞蠶絲膠對碳酸鈣沉淀的抑制實驗及von Kossa染色法實驗結果表明，柞蠶絲膠具有Ca離子結合活性。掃描電鏡和XRD光譜分析顯示，柞蠶絲膠膜表面可礦化形成球狀羥基磷灰石晶體。通過細胞相容性實驗，發(fā)現柞蠶絲膠適合MG-63細胞的生長，說明它具有很好的生物相容性。
　　其次，本研究采用鈣溶液和磷酸鹽溶液交替浸漬法對柞蠶絲素的礦化性能進行了研究。Von Kossa染色結果表明，與柞蠶絲膠類似，柞蠶絲素也具有Ca離子結合活

6、性。通過掃描電鏡、FTIR、X-射線等測試，發(fā)現柞蠶絲素膜經鈣溶液和磷酸鹽溶液交替浸漬處理后，表面可礦化形成羥基磷灰石晶體。MG-63細胞培養(yǎng)實驗結果顯示，礦化柞蠶絲素膜可提高MG-63細胞生長活性，具有很好的細胞相容性。
　　最后，為了解決柞蠶絲素纖維在普通溶劑中難以溶解的問題，本著降低生產成本和提高環(huán)保性能的宗旨，本研究探索了兩種尿素溶劑(8 mol/L Urea/NaOH、8 mol/L Urea/LiOH)用于常溫下溶解柞