Ⅰ聚丙烯酸（鈉鹽）調(diào)控碳酸鈣結(jié)晶機(jī)制及其復(fù)合材料的制備Ⅱ再生絲素蛋白修飾聚丙烯補片及其應(yīng)用的初步探索.pdf

1、自然界中貝殼等生物材料由于其優(yōu)異的機(jī)械性能日益成為材料學(xué)研究的熱點。軟體動物的貝殼由碳酸鈣和有機(jī)基質(zhì)(由幾丁質(zhì)和類絲素蛋白組裝形成)構(gòu)成,其中碳酸鈣以方解石或文石等形式存在。在酸性蛋白等生物分子的調(diào)控下,貝殼的珍珠質(zhì)中形成了由厚度為0.5-1.0μm的文石層和厚度為50-100nm的有機(jī)基質(zhì)層構(gòu)成的復(fù)合材料。珍珠質(zhì)的層狀結(jié)構(gòu)使其具有極其優(yōu)異的機(jī)械性能,成為高性能復(fù)合材料制備的藍(lán)本。研究珍珠質(zhì)中文石的形成過程以及酸性蛋白和有機(jī)基質(zhì)等生物分

2、子在文石形成過程中的調(diào)控作用,對于模擬珍珠質(zhì)的結(jié)構(gòu)人工制備高性能復(fù)合材料具有重要意義。本論文首先以再生絲素蛋白膜為有機(jī)基質(zhì),利用分子量為2000的聚丙烯酸(以下稱PAA2kDa)作為碳酸鈣結(jié)晶的調(diào)控劑,在碳酸鈣飽和溶液中制備了碳酸鈣/再生絲素蛋白復(fù)合材料。研究發(fā)現(xiàn):(1)當(dāng)PAA2kDa的濃度控制在5-200μg/ml時,可以在再生絲素蛋白膜表面形成連續(xù)而平整的碳酸鈣薄膜。當(dāng)PAA2kDa的濃度高于20μg/ml時,碳酸鈣薄膜主要由方解

3、石晶體組成。(2)在體系中加入高濃度的鎂離子(Ca2+/Mg2+=6/1)并結(jié)合20μg/mlPAA2kDa的調(diào)控作用,可以在再生絲素蛋白膜表面形成連續(xù)、平整而光滑的文石薄膜。重復(fù)進(jìn)行再生絲素蛋白成膜/碳酸鈣結(jié)晶,可以制備類似于珍珠層結(jié)構(gòu)的文石/再生絲素蛋白復(fù)合材料。為了研究聚丙烯酸或其鈉鹽對碳酸鈣結(jié)晶的調(diào)控作用,我們將不同分子量的聚丙烯酸或其鈉鹽加入碳酸鈣飽和溶液中,研究其對碳酸鈣結(jié)晶過程的影響。研高于100μg/ml時改變形成的碳酸

4、鈣晶體的形貌。(2)中等分子量的聚丙烯酸鈉(如PAAs5.1kDa、PAAs8kDa和PAAs15kDa)可以誘導(dǎo)形成直徑為0.1-3.0μm的文石復(fù)合微球。(3)高分子量的聚丙烯酸鈉(如PAAs100kDa)可以誘導(dǎo)形成直徑為0.4-1.5μm的無定形碳酸鈣復(fù)合微球。動態(tài)光散射和XRD等研究發(fā)現(xiàn):文石和無定形碳酸鈣復(fù)合微球由直徑為400-600nm的無定形碳酸鈣粒子聚集形成,碳酸鈣粒子聚集過程中不同分子量的聚丙烯酸鈉鹽對無定形碳酸鈣結(jié)

5、晶抑制能力不同,中等分子量的聚丙烯酸鈉不能完全抑制無定形碳酸鈣的結(jié)晶,但可以穩(wěn)定文石的形成,最終形成文石復(fù)合微球;而高分子量的聚丙烯酸鈉可以完全抑制碳酸鈣的結(jié)晶,最終形成無定形碳酸鈣復(fù)合微球。腹股溝部位的切口疝是腹部手術(shù)的常見并發(fā)癥,采用腹腔鏡技術(shù)可以將切口疝無張力修復(fù)手術(shù)的復(fù)發(fā)率降至5％以下。無張力修復(fù)手術(shù)一般采用聚丙烯補片(以下稱PPmesh)作為修補材料,取得了良好的治療效果。但PPmesh的使用易引起嚴(yán)重的組織粘連,可能引發(fā)腸道

6、損傷、壞死、瘺管的形成等嚴(yán)重的并發(fā)癥。我們采用低溫等離子體對PPmesh進(jìn)行處理,提高其親水性。再通過再生絲素蛋白溶液浸涂,對PPmesh進(jìn)行修飾。實驗發(fā)現(xiàn),對PPmesh通過兩分鐘的等離子體處理,再生絲素蛋白在其表面浸涂效果良好。初步的動物試驗表明,通過再生絲素蛋白對PPmesh進(jìn)行表面修飾,可以有效地降低其在Wistarrat腹壁修復(fù)手術(shù)中與網(wǎng)膜和腹腔內(nèi)小腸等臟器間的粘連。通過低溫等離子體對PPmesh進(jìn)行單面處理,再通過再生絲素蛋