絲素蛋白-碳酸鈣復(fù)合支架材料的制備及其理化性能、生物相容性研究.pdf

1、骨組織工程是基于種子細(xì)胞、生長(zhǎng)因子和支架材料的概念，其中支架材料是骨組織工程的關(guān)鍵因素，一方面作為種子細(xì)胞和生長(zhǎng)因子的載體，另一方面給新生骨提供力學(xué)支撐作用。因此，對(duì)于支架材料的研究成為骨組織工程的重要方面，研究者都致力于開(kāi)發(fā)出更符合骨組織工程要求的支架材料。
　　 絲素蛋白具有良好的機(jī)械性能和理化性質(zhì)，如良好的柔韌性和抗拉伸強(qiáng)度、透氣吸濕性、生物相容性[1]、生物降解性、無(wú)毒、無(wú)刺激性等。其作為純天然生物高分子材料應(yīng)用于生物醫(yī)

2、學(xué)領(lǐng)域已有很長(zhǎng)歷史，在組織工程領(lǐng)域的應(yīng)用已成為絲素蛋白研究的熱點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于人工神經(jīng)、皮膚、骨骼、血管、肌腱、韌帶和角膜等領(lǐng)域[2]。
　　 早在90年代初就有將碳酸鈣應(yīng)用于骨組織工程中的研究，人們將天然珊瑚[3](主要成分是碳酸鈣)制成細(xì)胞支架，用于多種細(xì)胞的體外培養(yǎng)。2003年，陳曉明等[4]制備出一種多孔碳酸鈣陶瓷，并對(duì)其理化性能和生物相容性進(jìn)行了較為全面的測(cè)試，結(jié)果表明其具有良好的生物可降解和細(xì)胞相容性[5]。因此，多

3、孔碳酸鈣陶瓷作為骨組織工程的支架材料日益受到人們的重視。
　　 基于此，本實(shí)驗(yàn)采用來(lái)源廣泛、生物相容性良好的絲素蛋白和碳酸鈣共混制備復(fù)合支架材料，并對(duì)其理化性能和生物相容性進(jìn)行相關(guān)測(cè)試，旨在為骨組織工程提供一種制備簡(jiǎn)便、成本低廉、性能優(yōu)異的人工骨材料。
　　 本實(shí)驗(yàn)以碳酸鈉和無(wú)水氯化鈣為原料，分別采用普通法和滴定法制備碳酸鈣，通過(guò)研究分析發(fā)現(xiàn)，滴定法制備的碳酸鈣是亞穩(wěn)型的球霰石晶體，易于轉(zhuǎn)變?yōu)楦€(wěn)定的方解石或者文石晶體，

4、易于發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象；而普通法制備的碳酸鈣為方解石和球霰石的混合晶體，呈現(xiàn)球形的、中空多孔結(jié)構(gòu)，粒徑分布在1-3μm，并且在微粒表面存在大量的納米碳酸鈣和豐富的孔道。因此本實(shí)驗(yàn)采用普通法制備碳酸鈣以進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。
　　 以絲素蛋白溶液和自制碳酸鈣為原料，通過(guò)調(diào)節(jié)其共混質(zhì)量比、采用不同的制備方法，探索絲素蛋白/碳酸鈣復(fù)合支架的制備工藝，并對(duì)其理化性能和生物相容性進(jìn)行了相關(guān)測(cè)試。
　　 支架理化性能測(cè)試的結(jié)果表明：①各樣品的橫截

5、面均蜂窩狀結(jié)構(gòu)，孔徑介于20-300μm之間，孔與孔之間存在3-10μm的微孔相互連通；孔隙率介于43％-76％之間，當(dāng)絲素蛋白與碳酸鈣比例為6:4時(shí)孔隙率最高。②力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明，復(fù)合支架材料的彈性模量和壓縮強(qiáng)度成負(fù)相關(guān)，彈性模量介于23-1802 MPa，壓縮強(qiáng)度介于8-41MPa。③FTIR譜顯示，樣品中同時(shí)存在絲素和碳酸鈣的吸收峰，并且存在峰的偏移、削弱和消失，由此推測(cè)絲素和碳酸鈣之間發(fā)生了一定的復(fù)合。④DSC測(cè)試表明，碳酸

6、鈣微粒的加入，促進(jìn)了絲素蛋白由無(wú)規(guī)卷曲向β-折疊構(gòu)象的轉(zhuǎn)變，結(jié)晶度得到提高。
　　 支架生物相容性測(cè)試結(jié)果表明，復(fù)合支架無(wú)毒性反應(yīng)、致敏反應(yīng)、刺激反應(yīng)、熱源反應(yīng)和溶血現(xiàn)象，有良好的生物相容性和體外降解性，具有臨床應(yīng)用的可能性。為了進(jìn)一步奠定其臨床應(yīng)用的基礎(chǔ)，在后續(xù)研究中還應(yīng)對(duì)其遺傳毒性、致癌性、生殖毒性、植入后局部反應(yīng)、降解產(chǎn)物與可溶出物毒代動(dòng)力學(xué)等進(jìn)行深入研究。同時(shí)，還可探索將其與種子細(xì)胞、生長(zhǎng)因子相結(jié)合，制備出具有優(yōu)異的骨誘