改性絲素蛋白-納米羥基磷灰石復合材料.pdf

1、天然高分子絲素具有獨特的力學性能，優(yōu)良的生物相容性，極好的吸濕保濕和抗微生物能力，并且來源廣泛，其與納米羥基磷灰石復合，有望克服純羥基磷灰石力學性能的不足，適用于硬組織尤其是負重骨的修復與替換。但再生絲素蛋白內部大量次級交聯(lián)點(分子內氫鍵作用)的存在，導致其變硬變脆，進而造成了羥基磷灰石/絲素復合材料力學性能的不足。目前已有眾.多研究者通過不同的方法制備了羥基磷灰石/絲素蛋白復合材料，除了顆粒尺寸、復合方式不同之外，也均不可避免的存在力

2、學強度不夠的問題。為了彌補該缺陷，本實驗致力于減少這種次級交聯(lián)點，并構建納米羥基磷灰石針晶在絲素網絡中分布的仿生結構的研究。 首先，為了得到最佳的工藝參數，我們在不同反應條件下原位合成了納米羥基磷灰石(n-HA)/絲素復合材料。通過對合成過程中各種參數的考察，發(fā)現(xiàn)pH值高低及熱處理過程對復合材料的微觀形貌及構象有顯著的影響；同時分析了復合材料中，羥基磷灰石晶體與絲素蛋白的結合方式及相互的作用。然后引入定量的交聯(lián)劑聚乙二醇二縮水甘

3、油醚(polyethylene glycol diglycidyl ether，簡稱PGDE)，希望其與絲素分子發(fā)生交聯(lián)反應，從而抑制絲素分子內部的氫鍵作用，減少次級交聯(lián)點。我們通過透射電鏡、X射線衍射、熱分析、紅外光譜、力學性能測試、掃描電鏡等手段對材料進行了檢測與表征。 結果表明：本實驗中以絲素蛋白、CaCl2和(NH4)2HPO4等為反應原料用原位共沉淀法成功合成了納米羥基磷灰石/絲素蛋白復合材料。該復合材料的顆粒尺寸尺寸

4、為100-150nm，HA相在絲素溶液中成功合成，F(xiàn)TIR檢測結果證實，該復合材料中無規(guī)線團結構的絲素蛋白與羥基磷灰石晶體之間存在著強烈的化學相互作用，而沒有與HA相結合的絲素蛋白易溶于水中，在洗滌過程中流失。反應中，pH值對復合材料的顆粒形態(tài)、成分及構象均有顯著的影響，高pH利于分散性好且純度高的羥基磷灰石的形成，同時誘導了絲素構象向β折疊轉變。再生絲素蛋白十分脆弱易碎，不易加工成樣品作力學性能檢測，而加入交聯(lián)劑后，絲素蛋自力學性能得

5、到明顯改善，并且隨著交聯(lián)劑加入量的增加，絲素的柔韌性也越好，但加入量過高，絲素蛋白的拉伸強度會降低。 在納米羥基磷灰石/絲素蛋白復合材料中，加入交聯(lián)劑PGDE對絲素蛋白進行改性，可以顯著提高該復合材料的力學性能。力學測試數據顯示加入交聯(lián)劑的復合材料擁有更高的抗壓強度及彈性模量，這揭示了交聯(lián)劑對內交聯(lián)的有效抑制作用，掃描電鏡結果反映出加入交聯(lián)劑的材料內部缺陷明顯減少，致密度提高，脆性，得到了削弱。PGDE的引入，改變了復合材料顆粒