絲素蛋白-生物玻璃復(fù)合多孔支架的研究.pdf

1、近年來，由于交通事故的增多、人口老齡化及各種疑難疾病患者的增加等原因造成的骨組織或器官缺損已成為一種普遍現(xiàn)象。隨著骨組織工程的發(fā)展，研制并尋找理想的用于骨修復(fù)的生物替代材料已成為骨組織工程的一項(xiàng)重要內(nèi)容。絲素蛋白是一種天然高分子纖維蛋白，由于其具有良好的生物學(xué)性能，如具有無毒性、無污染、無刺激作用、良好的生物降解性和生物相容性，使得絲素蛋白在骨組織工程方面的應(yīng)用日趨廣泛和深入。但絲素蛋白生物活性較低，不能與骨組織形成化學(xué)性結(jié)合界面，與骨

2、結(jié)合力差;并且絲素蛋白的力學(xué)強(qiáng)度不夠，還達(dá)不到某些組織工程材料的要求，這些不足限制了其在骨組織工程領(lǐng)域中的應(yīng)用。生物玻璃是一種鈣-硅基無機(jī)生物材料，具有較高的生物活性、良好的生物相容性和降解性，是目前唯一能同時(shí)與硬組織和軟組織相互作用的生物材料。因此，本文以醫(yī)學(xué)應(yīng)用背景，嘗試?yán)蒙锊ＡУ膬?yōu)點(diǎn)來改善絲素蛋白存在的缺點(diǎn)，通過冷凍干燥法制備絲素蛋白/生物玻璃復(fù)合多孔支架，探討生物玻璃的加入對復(fù)合多孔支架結(jié)構(gòu)和性能的影響，為絲素蛋白/生物玻璃

3、復(fù)合多孔支架材料在骨組織工程領(lǐng)域上的應(yīng)用做探索性研究。其主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　 1.采用溶膠-凝膠法制備生物玻璃粉體，并采用透射電鏡(TEM)和能量散布光譜儀(EDS)對生物玻璃進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，結(jié)果表明:制備的生物玻璃為圓球形，顆粒尺寸在30nm左右;生物玻璃的組成與58S生物玻璃的理論值基本相符。
　　 2.采用冷凍干燥法制備絲素蛋白/生物玻璃復(fù)合多孔支架，采用SEM、XRD、FTIR等對絲素蛋白/生物玻璃復(fù)合多

4、孔支架的表面形貌和多孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，并探討生物玻璃的加入對絲素蛋白構(gòu)象的影響。結(jié)果如下:
　　 (1)SEM觀察和孔隙率測定表明:經(jīng)冷凍干燥法得到的絲素蛋白/生物玻璃復(fù)合多孔支架呈多孔綿狀結(jié)構(gòu)，孔隙分布均勻，孔連通性較好，孔隙率在80.6％～90.3％之間，有效孔徑尺寸約為150～300μm;孔內(nèi)壁上分散均勻的生物玻璃顆粒隨著生物玻璃比例的增大而增多，甚至出現(xiàn)了團(tuán)聚現(xiàn)象，但絲素蛋白/生物玻璃復(fù)合多孔支架的大孔結(jié)構(gòu)都基本保持完好。

5、
　　 (2)XRD和FTIR測試表明:生物玻璃的加入，促使絲素蛋白的構(gòu)象部分由無規(guī)卷曲向β-折疊構(gòu)象轉(zhuǎn)變。這是由于生物玻璃的加入，使得絲素蛋白分子中側(cè)基與分子末端的堿性氨基酸與生物玻璃中ca2+形成配位鍵，促使了絲素蛋白的構(gòu)象發(fā)生轉(zhuǎn)變。
　　 3.對絲素蛋白/生物玻璃復(fù)合多孔支架的熱穩(wěn)定性、力學(xué)性能以及親水性進(jìn)行測定，并探討生物玻璃的加入，對復(fù)合多孔支架這些性能的影響。結(jié)果如下:
　　 (1)TG和DTG的測試

6、分析表明:生物玻璃的加入促使絲素蛋白/生物玻璃復(fù)合多孔支架的熱穩(wěn)定性提高。這是由于生物玻璃的加入在一定程度上影響了絲素蛋白的結(jié)晶行為和構(gòu)象轉(zhuǎn)變，使復(fù)合多孔支架的熱轉(zhuǎn)變溫度提高的結(jié)果。
　　 (2)力學(xué)性能測定表明:純絲素蛋白多孔支架的力學(xué)性能較差，隨著生物玻璃的加入，絲素蛋白/生物玻璃復(fù)合多孔支架的抗壓強(qiáng)度和抗壓模量都有所提高，并且隨著生物玻璃復(fù)合比例的增加而不斷增大，逐漸顯示出較好的力學(xué)性能。
　　 (3)親水性測定表

7、明:純絲素蛋白多孔支架顯示了較差的親水性，隨著生物玻璃含量的增加，絲素蛋白/生物玻璃復(fù)合多孔支架的水接觸角不斷減小，逐漸顯示出較好的親水性。因此，生物玻璃的加入極大地改善了絲素蛋白的親水性。
　　 4.通過人體模擬體液(SBF)及磷酸鹽(PBS)緩沖液浸泡實(shí)驗(yàn)，研究了絲素蛋白/生物玻璃復(fù)合多孔支架的生物活性及體外降解性。結(jié)果如下:
　　 (1)SBF浸泡實(shí)驗(yàn)表明:與純絲素蛋白多孔支架相比，生物玻璃的加入能促使絲素蛋白/生

8、物玻璃復(fù)合多孔支架產(chǎn)生誘導(dǎo)羥基磷灰石沉積的能力，使其具有較好的生物活性。
　　 (2)PBS緩沖液浸泡實(shí)驗(yàn)表明:與純絲素蛋白多孔支架相比，生物玻璃的加入能促進(jìn)絲素蛋白/生物玻璃復(fù)合多孔支架的降解，使其具有更好的可降解性。
　　 5.細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)表明:不同生物玻璃含量的絲素蛋白/生物玻璃復(fù)合多孔支架對L929小鼠成纖維細(xì)胞的生長不存在毒副作用，并且能夠使L929小鼠成纖維細(xì)胞進(jìn)行良好的貼附、增殖以及分化，所以，絲素蛋白/生