絲素蛋白-納米生物玻璃復(fù)合膜的制備和結(jié)構(gòu)性能研究.pdf

1、絲素蛋白作為一種優(yōu)質(zhì)的生物醫(yī)學(xué)材料現(xiàn)已廣泛用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。而對絲素蛋白特性的研究和開發(fā)是利用絲素蛋白資源極其重要的基礎(chǔ)理論問題。絲素膜是絲素蛋白應(yīng)用的新途徑,也是研究絲素蛋白特性的一種可靠手段。本課題以醫(yī)學(xué)應(yīng)用為背景,在現(xiàn)有的骨組織工程材料的研究基礎(chǔ)上制備和表征了絲素蛋白/納米生物玻璃復(fù)合骨組織工程材料,研究了納米生物玻璃的加入對復(fù)合膜材料的結(jié)構(gòu)和性能的影響。此外,初步研究和探討了組織工程材料的制備方法,期望可拓展絲素膜的應(yīng)用前景。具體工

2、作內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　 1.采用正交實驗法研究成膜過程中各工藝因素對膜材料性能影響。
　　 2.采用掃描電子顯微鏡(SEM)、傅里葉變化紅外光譜儀(FTIR)、X射線粉末衍射儀(XRD)等分析手段表征了絲素蛋白/納米生物玻璃復(fù)合膜材料的表面和橫截面形貌,研究無機納米生物玻璃的加入對絲素蛋白構(gòu)象以及其復(fù)合膜結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果如下:
　　 (1)SEM表明采用澆注成膜法制備的絲素蛋白/納米生物玻璃復(fù)合膜材料,隨著納米

3、顆粒的不斷增加,復(fù)合膜材料變得粗糙且不平整。但納米顆粒仍可均勻分散在絲素膜中,且形成無機納米粒子嵌入式有機/無機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
　　 (2)由FTIR、XRD測試表明:納米生物玻璃的加入,復(fù)合膜材料中絲素蛋白的構(gòu)象主要以SilkⅠ為主,但部分從無規(guī)線團(tuán)或SilkⅠ向SilkⅡ轉(zhuǎn)變。
　　 3.對絲素蛋白/納米生物玻璃復(fù)合膜材料的力學(xué)性能、熱學(xué)性能以及親水性能進(jìn)行測試,探討納米生物玻璃的加入對復(fù)合膜材料性能的影響。結(jié)果如下:<

4、br>　　 (1)熱重分析儀(TGA)和差熱重量分析法(DTG)分析表明:純絲素膜與絲素蛋白/納米生物玻璃復(fù)合膜材料的DTG曲線上在300℃左右都有一個明顯的熱轉(zhuǎn)變區(qū)域,但由于納米生物玻璃的不同結(jié)晶結(jié)構(gòu),在560℃其還有一個熱轉(zhuǎn)變區(qū)域。但不同含量的納米顆粒加入后,復(fù)合膜材料的起始分解溫度與純絲素膜相比均有所提高。說明絲素蛋白/納米生物玻璃復(fù)合膜材料的熱穩(wěn)定性有所提高。
　　 (2)機械性能測試結(jié)果表明:與純絲素膜相比,隨著納米

5、粒子含量的增加,絲素蛋白/納米生物玻璃復(fù)合膜的機械強力以及斷裂伸長都有一定程度地下降。
　　 (3)親水性能的測試表明:納米生物玻璃的加入可改善純絲素蛋白膜材料的親水性。隨著納米顆粒含量的增加,復(fù)合膜材料的水接觸角不斷減小,最低到61.5°。
　　 4.采用人體模擬體液(SBF)浸泡實驗、Tris-HCl緩沖液體外降解和體外細(xì)胞培養(yǎng)試驗對絲素蛋白/納米生物玻璃復(fù)合膜材料的體外生物活性、可降解性能和生物相容性進(jìn)行研究。結(jié)果

6、如下:
　　 (1)人體SBF浸泡實驗結(jié)果表明:采用FESEM、EDS以及FTIR等手段表征在1.5×SBF中浸泡7天后的膜材料,結(jié)果證實膜材料均有誘導(dǎo)類骨HA在其表面沉積的能力,但類骨HA沉積的速度卻不同。試驗表明納米生物玻璃的加入能迅速促進(jìn)類骨HA在絲素膜表面的沉積,具有良好的生物活性。
　　 (2)Tris-HCl緩沖液體外降解性能研究顯示:絲素蛋白/納米生物玻璃復(fù)合膜材料在Tris-HCl緩沖液中浸泡4周后,復(fù)合

7、膜的的失重率呈現(xiàn)先減小后增大趨勢,與純絲素膜的失重率相比,10wt％納米生物玻璃的復(fù)合膜其失重率更大,達(dá)到58.34％,另外,10wt％納米生物玻璃的復(fù)合膜在Tris-HCl緩沖液中的pH值保持為7.37,避免了純絲素的酸性降解產(chǎn)物所導(dǎo)致的溶液pH值急劇降低的現(xiàn)象,說明一定量納米生物玻璃的加入可使絲素蛋白/納米生物玻璃復(fù)合膜材料具有良好的可降解性。
　　 (3)體外細(xì)胞培養(yǎng)實驗結(jié)果表明:成骨細(xì)胞在不同比例納米生物玻璃復(fù)合絲素蛋白

8、膜表面都表現(xiàn)出良好的細(xì)胞粘附、增殖以及分化。具有高度生物活性的納米生物玻璃可調(diào)節(jié)細(xì)胞與材料的反應(yīng),促進(jìn)細(xì)胞的分化生長。結(jié)果表明絲素蛋白/納米生物玻璃復(fù)合膜材料具有良好的生物相容性。
　　 綜上所述,納米生物玻璃的加入改善材料的親水性能并且使其降解速率可調(diào)。另外,絲素蛋白/納米生物玻璃復(fù)合膜材料顯示了良好的生物活性和細(xì)胞相容性,納米生物玻璃的加入不僅可加速誘導(dǎo)羥基磷灰石的沉積,而且促進(jìn)了細(xì)胞的貼附、增殖和分化,從而使得該復(fù)合膜材料