低晶不溶性絲蛋白支架的制備及體外細(xì)胞實驗研究.pdf

1、蠶絲因具有良好的細(xì)胞相容性、優(yōu)良的機(jī)械性能和可生物降解性而成為一種普適性的生物材料，在組織工程領(lǐng)域引起了廣泛的關(guān)注。然而不同組織的修復(fù)對支架的微觀形貌、力學(xué)性能及降解性能等都有著不同的要求，調(diào)控支架的結(jié)構(gòu)和性能使其與人體組織相匹配成為關(guān)鍵問題。
　　新鮮絲蛋白溶液可采用冷凍干燥法制備多孔材料，但其成孔性一般較差，不利于細(xì)胞的生長、增殖及遷移。本文先對新鮮絲蛋白溶液進(jìn)行預(yù)處理，即緩慢濃縮再稀釋獲得納米纖維絲蛋白溶液，然后用該溶液制備

2、絲蛋白支架，觀察絲蛋白材料處理前后微觀形貌的變化。實驗結(jié)果表明，緩慢濃縮處理可以誘導(dǎo)絲蛋白溶液中納米球向納米纖維轉(zhuǎn)變，明顯提高支架的成孔性從而可獲得具有良好孔結(jié)構(gòu)的絲蛋白材料。
　　在此基礎(chǔ)上，向緩慢濃縮處理的絲蛋白溶液中添加不同含量的甘油制備結(jié)構(gòu)可調(diào)的支架，并對支架的二級結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性、降解性能等進(jìn)行研究。實驗結(jié)果表明甘油可以改變絲蛋白的二級結(jié)構(gòu)，使絲蛋白由無規(guī)結(jié)構(gòu)向silk I和silk II結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，提高支架的穩(wěn)定性，甘油含量

3、對力學(xué)性能有著一定的調(diào)控作用，從而通過添加甘油及改變其含量實現(xiàn)了對支架結(jié)構(gòu)和性能的調(diào)控。
　　另一方面，基于絲蛋白分子自組裝原理，在不添加任何有機(jī)試劑的條件下，通過改變分子運動性進(jìn)一步實現(xiàn)對絲蛋白支架結(jié)構(gòu)和性能的調(diào)控。將絲蛋白納米纖維溶液與新鮮絲蛋白溶液按絲蛋白干重比1:15進(jìn)行混合，通過改變混合溶液的冷凍-解凍次數(shù)或?qū)ζ溥M(jìn)行50oC溫度處理來調(diào)節(jié)絲蛋白在溶液中的組裝形態(tài)，隨后采用冷凍干燥法制備不同的絲蛋白多孔支架。結(jié)果表明，隨著

4、冷凍-解凍次數(shù)的增加，支架中silk II含量增加，壓縮模量增大，而溫度處理則有利于支架中silk I結(jié)構(gòu)增加，壓縮模量相應(yīng)降低。因此，反復(fù)冷凍-解凍和溫度處理也可以實現(xiàn)對二級結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的調(diào)控，獲得性能不同的支架。
　　最后，將SD大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（rBMSCs）在支架上進(jìn)行體外細(xì)胞培養(yǎng)，研究不同性能的絲蛋白多孔支架對rBMSCs增殖和分化的影響。結(jié)果表明細(xì)胞在所有支架上增殖情況良好，且實驗組增殖情況明顯優(yōu)于對照組。DNA

5、含量結(jié)果進(jìn)一步證明了支架良好的細(xì)胞相容性，且支架模量越低，細(xì)胞增殖情況越好。隨后選取不同力學(xué)性能的支架復(fù)合rBMSCs進(jìn)行體外培養(yǎng)，研究力學(xué)性能變化對干細(xì)胞分化的影響，結(jié)果表明細(xì)胞在模量在8~17kPa的絲蛋白支架上優(yōu)先向成肌細(xì)胞分化，而在壓縮模量在1~7kPa的支架上向內(nèi)皮細(xì)胞分化。
　　綜上所述，本論文通過溫和的方法調(diào)控絲蛋白的納米結(jié)構(gòu)、親水作用及分子運動性，從而制備微觀結(jié)構(gòu)、二級結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能可控的絲蛋白多孔支架，以實現(xiàn)不同