取向膠原基材料的制備及影響因素的考察.pdf

1、膠原作為來源豐富的生物大分子，可以從許多機(jī)體組織中進(jìn)行分離提純，去除端肽后的膠原可以消除其抗原性，并可用于加工制備成具有良好生物相容性的生物材料。膠原作為細(xì)胞外基質(zhì)的主要成分，廣泛存在于哺乳動物的大部分組織和器官中，起支持和保護(hù)作用。同時(shí)，膠原作為具有生理活性的生物大分子，可參與機(jī)體內(nèi)的多項(xiàng)生理過程，諸如細(xì)胞的黏附、增殖、遷移和分化，細(xì)胞的信號傳導(dǎo)，以及組織的構(gòu)建和再生等。
　　 膠原在機(jī)體多種組織器官中具有取向分布的特點(diǎn)，其取

2、向與組織器官的結(jié)構(gòu)、生物力學(xué)性能及生理功能密切相關(guān)。組織內(nèi)膠原纖維取向的破壞會導(dǎo)致組織結(jié)構(gòu)的變化，使其失去原有的生物力學(xué)性能，從而影響其正常的生理功能。目前，在修復(fù)損傷組織時(shí)，為了保持膠原纖維的取向完整性，實(shí)現(xiàn)損傷組織更好的修復(fù)并與周圍組織能更好的融合，已經(jīng)成為生物材料、組織工程和再生醫(yī)學(xué)研究的方向之一。本研究重點(diǎn)是在體外構(gòu)建具有明確取向結(jié)構(gòu)的植入材料。
　　 本論文基于對膠原基材料取向構(gòu)建研究進(jìn)展的綜述，分析了構(gòu)建過程中影響膠

3、原纖維取向的因素，研究了膠原纖維的形成和風(fēng)力輔助取向機(jī)制，并在制備取向膠原基材料的基礎(chǔ)上開展了生物礦化的研究，為膠原基材料的制備、研究和應(yīng)用提供新的思路和方法。
　　 1、膠原纖維形成機(jī)理的研究
　　 選用sigma牛腱Ⅰ型膠原制備膠原溶脹液，首先，對組裝前的膠原溶脹液進(jìn)行表征，紅外、紫外、圓二色譜和DSC結(jié)果表明，在選定的實(shí)驗(yàn)濃度、實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，膠原能保持穩(wěn)定的三螺旋結(jié)構(gòu)。隨后，對膠原在PBS緩沖液作用下的自組裝過程

4、進(jìn)行了研究，粒徑、紫外和ITC結(jié)果表明，膠原的自組裝是一個(gè)多階段的復(fù)雜過程，原子力顯微鏡觀察結(jié)果顯示，膠原在PBS緩沖液作用下可以自組裝形成具有典型橫紋結(jié)構(gòu)的膠原纖維。研究中發(fā)現(xiàn)，膠原的自組裝過程受濃度、溫度、pH值和離子強(qiáng)度等條件的影響，所形成的膠原纖維尺寸及橫紋結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化。
　　 2、膠原基材料取向制備的研究
　　 搭建可控制氣流強(qiáng)度、方向、溫度的實(shí)驗(yàn)裝置，考察基底材料表面性質(zhì)、溫度、濃度、氣流強(qiáng)度、氣流方向、氣

5、流作用時(shí)間對膠原材料取向的影響，探索氣流作用影響下膠原材料的取向機(jī)制。通過掃描電鏡和原子力顯微鏡的觀察以及利用MATLAB編程分析，本實(shí)驗(yàn)所制備的膠原材料膠原纖維具有較好的取向度，同時(shí)保持了橫紋結(jié)構(gòu)的完整性。
　　 3、膠原生物礦化機(jī)制的研究
　　 模擬生物礦化過程，仿生制備膠原礦化材料并進(jìn)行表征。用掃描電鏡和透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，膠原可以發(fā)生一定程度的礦化，形成具有一定分布規(guī)律的晶體。選區(qū)電子衍射和X射線衍射表征顯示，所形