靜電紡絲素蛋白-BAMG搭載VEGF構建復合組織工程支架.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物或人機體內(nèi)，達到機體組織損傷修復或替代的目的。靜電紡絲技術作為一種簡單有效的組織工程支架材料的制備方法，在組織工程學上得到廣泛的應用。
　　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，人們進行了很多嘗試：例如使用有機溶劑、添加增強組分或者進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效果，但在某些場合中仍難以滿足組織工程的要求。膀胱黏膜脫細胞基質(zhì)移植物BAMG（bladder acellular matr ix gra ft）作為一種天然生物材料，具有良好的力學性能；同時也有一些應用缺陷，如支撐能力較弱、載藥能力差等。本實驗在前人的研究基礎上，利用靜電紡技術將絲素蛋白（Regenerated silk fibroin，SF）與BA

3、MG復合起來制備力學性能強、可用于載藥的復合支架材料。此外，了解到血管再生在組織修復中的重要作用，本實驗采用共混和同軸兩種紡絲形式進行血管內(nèi)皮生長因子VEGF（vascular endothelial growth factor）藥物搭載釋放實驗。實驗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，復合支架材料的力學性能有了大幅提高。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）、電子萬能材料試驗機、孔徑分布測試儀、激光掃描共聚焦顯微鏡（LSCM）等方法對絲素蛋白纖維氈的形貌、結構、性能以及生物相容性進行表征，并利用Elisa試劑盒對VEGF的釋放進行了檢測。
　　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)量分數(shù)、皮芯層紡絲液流速比等參數(shù)對靜電紡纖維支架材料的影響。結果表明：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構明顯的纖維。制備有序支架材料輥筒轉速為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、相對濕度為50±5%。此外，實驗表明濕處理的最佳時間為36 h。力學性能測試表明：干態(tài)下濕處理的無序共混和同軸復合支架材料的斷裂強度分別達14.4和12.9 MPa，斷裂伸長率分別為12.

6、0%和10.7%；濕態(tài)下二者相應的斷裂強度分別為3.9和3.3 MPa，斷裂伸長率分別為53.7%和48.2%。干態(tài)下經(jīng)乙醇處理的無序共混和同軸復合支架材料斷裂強度和斷裂伸長率分別為10.3 MPa和12.5%、10.2 MPa和14.0%，濕態(tài)下二者相應的力學性能則為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性能（干態(tài)下最高為4.4 MPa和2.6%）。無序共混復合支架

7、干濕態(tài)下縫合強力高達4.4 N和2.3 N，同軸復合支架干濕態(tài)下的縫合強力達4.3 N和2.0 N；兩種復合支架縫合強力遠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）。
　　為進一步提高復合支架材料的力學性能，本論文采用輥筒接收制備了多層有序復合支架材料。干態(tài)下濕處理的有序共混和同軸復合支架材料的斷裂強度和斷裂伸長率分別達到22.7 MPa和18.8%、21.0MPa和13.2%，濕態(tài)下二者相應的

8、斷裂強度和斷裂伸長率則為5.9 MPa和87.2%、5.5 MPa和84.5%；相比于無序復合支架，有序復合支架材料的力學性能顯著提高。干濕態(tài)下，有序共混復合支架材料的縫合強力最高達4.3 N和1.9 N；同軸復合支架材料的縫合強力則為4.1 N和1.8 N，兩種支架材料的縫合強力均已接近或超出了組織工程支架材料的應用標準（2N）。
　　VEGF緩釋實驗表明共混和同軸兩種紡絲方式均可以成功搭載藥物，并進行釋放；釋放時間達兩周以上，

9、且MTT增殖實驗表明釋放的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其活性以及提高復合支架力學性能。細胞增殖實驗表明，無序和有序支架均具有良好的生物相容性，豬髖動脈內(nèi)皮細胞PIECs（porcine iliac endothelial cells）在載藥支架材料的生長、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細胞沿著纖維取向方向生長。此外，細胞不僅可以粘附在支架表面上生長，還可以深入材料內(nèi)