靜電紡絲素蛋白-BAMG搭載VEGF構(gòu)建復(fù)合組織工程支架.pdf

1、組織工程是指將人工制備的具有生物組織特性的仿生材料植入動(dòng)物或人機(jī)體內(nèi)，達(dá)到機(jī)體組織損傷修復(fù)或替代的目的。靜電紡絲技術(shù)作為一種簡(jiǎn)單有效的組織工程支架材料的制備方法，在組織工程學(xué)上得到廣泛的應(yīng)用。
　　絲素蛋白作為一種天然生物材料以其優(yōu)越的性能被廣泛應(yīng)用于靜電紡制備組織工程支架材料。由于靜電紡絲素支架材料力學(xué)性能不足，為了制備得到符合組織工程使用的支架材料，人們進(jìn)行了很多嘗試：例如使用有機(jī)溶劑、添加增強(qiáng)組分或者進(jìn)行多種形式的后處理以及

2、改變纖維的收集方式（由平板接收改成取向度高的輥筒等裝置接收）。這些做法起到了一定的增強(qiáng)效果，但在某些場(chǎng)合中仍難以滿足組織工程的要求。膀胱黏膜脫細(xì)胞基質(zhì)移植物BAMG（bladder acellular matr ix gra ft）作為一種天然生物材料，具有良好的力學(xué)性能；同時(shí)也有一些應(yīng)用缺陷，如支撐能力較弱、載藥能力差等。本實(shí)驗(yàn)在前人的研究基礎(chǔ)上，利用靜電紡技術(shù)將絲素蛋白（Regenerated silk fibroin，SF）與BA

3、MG復(fù)合起來制備力學(xué)性能強(qiáng)、可用于載藥的復(fù)合支架材料。此外，了解到血管再生在組織修復(fù)中的重要作用，本實(shí)驗(yàn)采用共混和同軸兩種紡絲形式進(jìn)行血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子VEGF（vascular endothelial growth factor）藥物搭載釋放實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)采用了平板和輥筒接收兩種方式，分別制備了無序纖維和有序纖維兩種類型的載藥支架材料。
　　與常規(guī)方法制備的絲素支架材料相比，復(fù)合支架材料的力學(xué)性能有了大幅提高。本研究采用掃描電子顯微鏡

4、（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、廣角X射線衍射（WAXD）、傅里葉紅外光譜儀（FTIR）、電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)、孔徑分布測(cè)試儀、激光掃描共聚焦顯微鏡（LSCM）等方法對(duì)絲素蛋白纖維氈的形貌、結(jié)構(gòu)、性能以及生物相容性進(jìn)行表征，并利用Elisa試劑盒對(duì)VEGF的釋放進(jìn)行了檢測(cè)。
　　為確定同軸靜電紡纖維制備的最佳條件，本論文主要研究了紡絲液質(zhì)量分?jǐn)?shù)、皮芯層紡絲液流速比等參數(shù)對(duì)靜電紡纖維支架材料的影響。結(jié)果表明：皮層溶液濃度為39

5、wt％、皮芯層流速分別為1.2和0.3 mL/h的條件下可獲得皮芯結(jié)構(gòu)明顯的纖維。制備有序支架材料輥筒轉(zhuǎn)速為2000 r/min，其他條件和無序支架材料的制備條件一致：紡絲電壓為20 kV、噴絲孔到接收器間的距離為10 c m、紡絲溫度為5±5 oC、相對(duì)濕度為50±5%。此外，實(shí)驗(yàn)表明濕處理的最佳時(shí)間為36 h。力學(xué)性能測(cè)試表明：干態(tài)下濕處理的無序共混和同軸復(fù)合支架材料的斷裂強(qiáng)度分別達(dá)14.4和12.9 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率分別為12.

6、0%和10.7%；濕態(tài)下二者相應(yīng)的斷裂強(qiáng)度分別為3.9和3.3 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率分別為53.7%和48.2%。干態(tài)下經(jīng)乙醇處理的無序共混和同軸復(fù)合支架材料斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率分別為10.3 MPa和12.5%、10.2 MPa和14.0%，濕態(tài)下二者相應(yīng)的力學(xué)性能則為2.9 MPa和58.2%、2.6 MPa和49.6%；這些優(yōu)于相同條件下制備的無序純絲素蛋白支架材料的力學(xué)性能（干態(tài)下最高為4.4 MPa和2.6%）。無序共混復(fù)合支架

7、干濕態(tài)下縫合強(qiáng)力高達(dá)4.4 N和2.3 N，同軸復(fù)合支架干濕態(tài)下的縫合強(qiáng)力達(dá)4.3 N和2.0 N；兩種復(fù)合支架縫合強(qiáng)力遠(yuǎn)高于無序純絲素蛋白支架材料（干態(tài)下1.3 N），滿足組織工程縫合需要（2 N）。
　　為進(jìn)一步提高復(fù)合支架材料的力學(xué)性能，本論文采用輥筒接收制備了多層有序復(fù)合支架材料。干態(tài)下濕處理的有序共混和同軸復(fù)合支架材料的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率分別達(dá)到22.7 MPa和18.8%、21.0MPa和13.2%，濕態(tài)下二者相應(yīng)的

8、斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率則為5.9 MPa和87.2%、5.5 MPa和84.5%；相比于無序復(fù)合支架，有序復(fù)合支架材料的力學(xué)性能顯著提高。干濕態(tài)下，有序共混復(fù)合支架材料的縫合強(qiáng)力最高達(dá)4.3 N和1.9 N；同軸復(fù)合支架材料的縫合強(qiáng)力則為4.1 N和1.8 N，兩種支架材料的縫合強(qiáng)力均已接近或超出了組織工程支架材料的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)（2N）。
　　VEGF緩釋實(shí)驗(yàn)表明共混和同軸兩種紡絲方式均可以成功搭載藥物，并進(jìn)行釋放；釋放時(shí)間達(dá)兩周以上，

9、且MTT增殖實(shí)驗(yàn)表明釋放的VEGF可保持活性7天以上。此外，相比于乙醇浸泡，濕處理更有利于保持 VEGF其活性以及提高復(fù)合支架力學(xué)性能。細(xì)胞增殖實(shí)驗(yàn)表明，無序和有序支架均具有良好的生物相容性，豬髖動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞PIECs（porcine iliac endothelial cells）在載藥支架材料的生長(zhǎng)、增殖比非載藥支架上好；有序纖維支架材料還可以有效誘導(dǎo)細(xì)胞沿著纖維取向方向生長(zhǎng)。此外，細(xì)胞不僅可以粘附在支架表面上生長(zhǎng)，還可以深入材料內(nèi)