仿生合成絲素蛋白-羥基磷灰石類骨質(zhì)復(fù)合生物材料的研究.pdf

1、仿生合成技術(shù)模仿了自然界生物體合成自身礦物的過程，即無機(jī)成分在有機(jī)模板的精確調(diào)控下合成有機(jī)/無機(jī)復(fù)合體。在合成過程中先形成有機(jī)自組裝體(如：蛋白質(zhì)、多糖、核酸、生物膜、脂質(zhì)體等)，使無機(jī)成分在有機(jī)自組裝聚集體和溶液的相界面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在自組裝體模板的精確調(diào)控下，形成有機(jī)/無機(jī)復(fù)合體。 本論文研究主要以絲素蛋白為模板，使鈣、磷溶液在一定的PH值及一定的溫度下，通過分子鍵的作用，在絲素蛋白表面自組裝沉積、成核形成類骨羥基磷灰石，并

2、研究不同溫度對(duì)磷灰石晶體在絲素蛋白表面取向的影響，制備絲素蛋白/羥基磷灰石類骨質(zhì)復(fù)合生物材料，用于骨缺損的修復(fù)。 首先，仿生合成絲素蛋白/羥基磷灰石類骨質(zhì)復(fù)合生物材料的制備。以蠶絲絲素蛋白為模板，按照有機(jī)/無機(jī)為3/7的比例將蠶絲絲素蛋白和磷酸的混合溶液逐步滴定到氫氧化鈣溶液中(Ca：P=1.67)，同時(shí)用氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH值為9～10，強(qiáng)力攪拌，沉化48小時(shí)，形成絲素蛋白/羥基磷灰石復(fù)合生物材料。采用梯度溫度(25℃、37℃、5

3、0℃、60℃、70℃)制備不同的樣本，通過FTIR、XRD、SEM、TEM對(duì)樣本進(jìn)行表征，篩選出最佳類骨質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)合生物材料制備的條件。結(jié)果顯示：通過對(duì)不同溫度下制備的SF/HA復(fù)合材料進(jìn)行表征顯示，F(xiàn)TIR、XRD顯示所制備的復(fù)合生物材料中，磷灰石晶體為含有碳酸根的低結(jié)晶度納米羥基磷灰石，與天然骨組織中的磷灰石晶體相似：同時(shí)XRD顯示磷灰石晶體尺寸為15.6～22.8nm,掃描電鏡圖片Smile View軟件測量顯示SF/HA復(fù)合材料

4、晶體顆粒為0.229～0.409μm,表明HA晶體以及SF/HA復(fù)合材料晶體顆粒均晶體隨溫度的增加而增大； SF/HA復(fù)合材料晶體顆粒XRD圖譜顯示，隨著溫度的增加晶體沿c軸擇優(yōu)取向生長，同時(shí)TEM電子衍射圖顯示，在60℃、70℃水浴時(shí)，晶體明顯沿c軸方向擇優(yōu)生長，生長方向與纖維長軸平行，并且水浴70℃時(shí)晶體取向稍優(yōu)于60℃時(shí)復(fù)合材料的晶體：這與天然骨組織中，羥基磷灰石晶體在膠原纖維表面生長與排列方向相同。因此，所制備的絲素蛋白/羥基磷

5、灰石復(fù)合生物材料為類骨質(zhì)結(jié)構(gòu)。 論文的第二部分研究了所制備的絲素蛋白/羥基磷灰石類骨質(zhì)復(fù)合生物材料的生物學(xué)特性。首先將制備好的材料粉體利用壓片機(jī)在20MPa的機(jī)械力作用下，壓制成直徑約1.2mm的圓盤型，并利用純羥基磷灰石材料作為對(duì)照培養(yǎng)MG63細(xì)胞，觀察細(xì)胞的增殖，測試其生物學(xué)特性。通過檢測MTT，ALP，Ca及OC值，利用SEM觀察不同時(shí)間細(xì)胞的粘附和生長，顯示所制備的絲素蛋白/羥基磷灰石類骨質(zhì)復(fù)合生物材料有利于細(xì)胞的粘附、

6、增殖和生長，可以促進(jìn)細(xì)胞ALP活性表達(dá)，提高細(xì)胞基質(zhì)鈣離子的釋放，并且可以誘導(dǎo)細(xì)胞OC分泌增加，促進(jìn)細(xì)胞成骨性能的表達(dá)，是一種理想的復(fù)合生物材料。 綜上所述，本論文以蠶絲絲素蛋白纖維為模板，鈣磷在絲素蛋白模板的調(diào)控下，在纖維表面沉積、成核形成類骨羥基磷灰石晶體，在絲素蛋白模板精確的調(diào)控下，磷灰石晶體在纖維表面沿c軸擇優(yōu)取向生長，晶體生長方向與纖維長軸平行，所制備的類骨質(zhì)復(fù)合生物材料與天然骨具有組成和結(jié)構(gòu)上的統(tǒng)一； 并對(duì)其