絲素蛋白-細(xì)菌纖維素納米纖維束梯度插層支架的研究.pdf

1、人口老齡化、意外、疾病等造成的骨質(zhì)缺損是醫(yī)學(xué)上一大難題。目前臨床上主要的解決方案是自體骨移植，但是該方法存在供體資源有限，給供骨區(qū)造成新的創(chuàng)傷、二次手術(shù)、修復(fù)范圍有限等問(wèn)題。因此，大力研發(fā)可以滿足醫(yī)用要求的骨組織替代支架顯得尤為重要。
　　本論文以絲素蛋白為基體，以細(xì)菌纖維素納米纖維束（ bacterial cellulose nanofiber ribbon, BCNR）為增強(qiáng)骨架，通過(guò)冷凍干燥法制備絲素蛋白/BCNR復(fù)合增強(qiáng)支

2、架。為了確定最佳的制備工藝條件，本論文首先系統(tǒng)地研究了絲素蛋白濃度、預(yù)冷溫度、機(jī)械擾動(dòng)等對(duì)支架形貌的影響。掃描電鏡結(jié)果表明，隨著絲素蛋白溶液濃度增加，支架也由“類(lèi)纖維氈”結(jié)構(gòu)變?yōu)槠瑢咏Y(jié)構(gòu)，直至片層結(jié)構(gòu)逐漸消失。預(yù)冷溫度的變化可以實(shí)現(xiàn)支架形貌在多孔結(jié)構(gòu)和片層結(jié)構(gòu)之間轉(zhuǎn)換；外界的機(jī)械力擾動(dòng)可在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)支架的片層間距和片層厚度；BCNR的加入可在片層支架之間形成 BCNR的插層結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)對(duì)于大幅提高支架的力學(xué)強(qiáng)度和改善支架的生物學(xué)性

3、能都具有重要的意義。
　　絲素蛋白等天然高分子材料雖然具有生物相容性好、可降解等優(yōu)異性能，但所制備的支架往往強(qiáng)度較低。為了使支架滿足骨組織修復(fù)的要求，本論文著重研究了不同 BCNR添加量對(duì)復(fù)合支架機(jī)械強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明，與純的絲素蛋白支架相比，絲素蛋白/BCNR質(zhì)量比為20:3的復(fù)合支架的壓縮強(qiáng)度和模量分別提高了6倍和8倍，分別為2.32 MPa和72.5 MPa，在松質(zhì)骨的力學(xué)強(qiáng)度范圍內(nèi)。傅里葉變換紅外光譜和 X射線衍射結(jié)果表

4、明，BCNR與絲素蛋白之間存在強(qiáng)烈的氫鍵作用，并且BCNR的加入有利于促進(jìn)絲素蛋白的結(jié)晶，因此BCNR在微觀尺度上對(duì)絲素蛋白起到了增強(qiáng)。另外，BCNR在支架中的插層結(jié)構(gòu)對(duì)于提高支架的吸水率和保持支架的三維尺寸穩(wěn)定性具有積極的作用。支架的孔隙率雖然隨著B(niǎo)CNR的含量略有下降，但是仍維持在較高水平（>85％）。
　　體外細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)和細(xì)胞染色實(shí)驗(yàn)表明，復(fù)合支架具有良好的生物相容性，細(xì)胞可以很好地在支架材料上粘附和生長(zhǎng)，而且 BCNR的