低晶不溶性絲蛋白支架的制備及體外細胞實驗研究.pdf

1、蠶絲因具有良好的細胞相容性、優(yōu)良的機械性能和可生物降解性而成為一種普適性的生物材料，在組織工程領域引起了廣泛的關注。然而不同組織的修復對支架的微觀形貌、力學性能及降解性能等都有著不同的要求，調控支架的結構和性能使其與人體組織相匹配成為關鍵問題。
　　新鮮絲蛋白溶液可采用冷凍干燥法制備多孔材料，但其成孔性一般較差，不利于細胞的生長、增殖及遷移。本文先對新鮮絲蛋白溶液進行預處理，即緩慢濃縮再稀釋獲得納米纖維絲蛋白溶液，然后用該溶液制備

2、絲蛋白支架，觀察絲蛋白材料處理前后微觀形貌的變化。實驗結果表明，緩慢濃縮處理可以誘導絲蛋白溶液中納米球向納米纖維轉變，明顯提高支架的成孔性從而可獲得具有良好孔結構的絲蛋白材料。
　　在此基礎上，向緩慢濃縮處理的絲蛋白溶液中添加不同含量的甘油制備結構可調的支架，并對支架的二級結構、穩(wěn)定性、降解性能等進行研究。實驗結果表明甘油可以改變絲蛋白的二級結構，使絲蛋白由無規(guī)結構向silk I和silk II結構轉變，提高支架的穩(wěn)定性，甘油含量

3、對力學性能有著一定的調控作用，從而通過添加甘油及改變其含量實現(xiàn)了對支架結構和性能的調控。
　　另一方面，基于絲蛋白分子自組裝原理，在不添加任何有機試劑的條件下，通過改變分子運動性進一步實現(xiàn)對絲蛋白支架結構和性能的調控。將絲蛋白納米纖維溶液與新鮮絲蛋白溶液按絲蛋白干重比1:15進行混合，通過改變混合溶液的冷凍-解凍次數(shù)或對其進行50oC溫度處理來調節(jié)絲蛋白在溶液中的組裝形態(tài)，隨后采用冷凍干燥法制備不同的絲蛋白多孔支架。結果表明，隨著

4、冷凍-解凍次數(shù)的增加，支架中silk II含量增加，壓縮模量增大，而溫度處理則有利于支架中silk I結構增加，壓縮模量相應降低。因此，反復冷凍-解凍和溫度處理也可以實現(xiàn)對二級結構和力學性能的調控，獲得性能不同的支架。
　　最后，將SD大鼠骨髓間充質干細胞（rBMSCs）在支架上進行體外細胞培養(yǎng)，研究不同性能的絲蛋白多孔支架對rBMSCs增殖和分化的影響。結果表明細胞在所有支架上增殖情況良好，且實驗組增殖情況明顯優(yōu)于對照組。DNA

5、含量結果進一步證明了支架良好的細胞相容性，且支架模量越低，細胞增殖情況越好。隨后選取不同力學性能的支架復合rBMSCs進行體外培養(yǎng)，研究力學性能變化對干細胞分化的影響，結果表明細胞在模量在8~17kPa的絲蛋白支架上優(yōu)先向成肌細胞分化，而在壓縮模量在1~7kPa的支架上向內皮細胞分化。
　　綜上所述，本論文通過溫和的方法調控絲蛋白的納米結構、親水作用及分子運動性，從而制備微觀結構、二級結構、力學性能可控的絲蛋白多孔支架，以實現(xiàn)不同