絲素蛋白-碳酸鈣復合支架材料的制備及其理化性能、生物相容性研究.pdf

1、骨組織工程是基于種子細胞、生長因子和支架材料的概念，其中支架材料是骨組織工程的關(guān)鍵因素，一方面作為種子細胞和生長因子的載體，另一方面給新生骨提供力學支撐作用。因此，對于支架材料的研究成為骨組織工程的重要方面，研究者都致力于開發(fā)出更符合骨組織工程要求的支架材料。
　　 絲素蛋白具有良好的機械性能和理化性質(zhì)，如良好的柔韌性和抗拉伸強度、透氣吸濕性、生物相容性[1]、生物降解性、無毒、無刺激性等。其作為純天然生物高分子材料應用于生物醫(yī)

2、學領域已有很長歷史，在組織工程領域的應用已成為絲素蛋白研究的熱點，被廣泛應用于人工神經(jīng)、皮膚、骨骼、血管、肌腱、韌帶和角膜等領域[2]。
　　 早在90年代初就有將碳酸鈣應用于骨組織工程中的研究，人們將天然珊瑚[3](主要成分是碳酸鈣)制成細胞支架，用于多種細胞的體外培養(yǎng)。2003年，陳曉明等[4]制備出一種多孔碳酸鈣陶瓷，并對其理化性能和生物相容性進行了較為全面的測試，結(jié)果表明其具有良好的生物可降解和細胞相容性[5]。因此，多

3、孔碳酸鈣陶瓷作為骨組織工程的支架材料日益受到人們的重視。
　　 基于此，本實驗采用來源廣泛、生物相容性良好的絲素蛋白和碳酸鈣共混制備復合支架材料，并對其理化性能和生物相容性進行相關(guān)測試，旨在為骨組織工程提供一種制備簡便、成本低廉、性能優(yōu)異的人工骨材料。
　　 本實驗以碳酸鈉和無水氯化鈣為原料，分別采用普通法和滴定法制備碳酸鈣，通過研究分析發(fā)現(xiàn)，滴定法制備的碳酸鈣是亞穩(wěn)型的球霰石晶體，易于轉(zhuǎn)變?yōu)楦€(wěn)定的方解石或者文石晶體，

4、易于發(fā)生團聚現(xiàn)象；而普通法制備的碳酸鈣為方解石和球霰石的混合晶體，呈現(xiàn)球形的、中空多孔結(jié)構(gòu)，粒徑分布在1-3μm，并且在微粒表面存在大量的納米碳酸鈣和豐富的孔道。因此本實驗采用普通法制備碳酸鈣以進行后續(xù)實驗。
　　 以絲素蛋白溶液和自制碳酸鈣為原料，通過調(diào)節(jié)其共混質(zhì)量比、采用不同的制備方法，探索絲素蛋白/碳酸鈣復合支架的制備工藝，并對其理化性能和生物相容性進行了相關(guān)測試。
　　 支架理化性能測試的結(jié)果表明：①各樣品的橫截

5、面均蜂窩狀結(jié)構(gòu)，孔徑介于20-300μm之間，孔與孔之間存在3-10μm的微孔相互連通；孔隙率介于43％-76％之間，當絲素蛋白與碳酸鈣比例為6:4時孔隙率最高。②力學性能測試結(jié)果表明，復合支架材料的彈性模量和壓縮強度成負相關(guān)，彈性模量介于23-1802 MPa，壓縮強度介于8-41MPa。③FTIR譜顯示，樣品中同時存在絲素和碳酸鈣的吸收峰，并且存在峰的偏移、削弱和消失，由此推測絲素和碳酸鈣之間發(fā)生了一定的復合。④DSC測試表明，碳酸

6、鈣微粒的加入，促進了絲素蛋白由無規(guī)卷曲向β-折疊構(gòu)象的轉(zhuǎn)變，結(jié)晶度得到提高。
　　 支架生物相容性測試結(jié)果表明，復合支架無毒性反應、致敏反應、刺激反應、熱源反應和溶血現(xiàn)象，有良好的生物相容性和體外降解性，具有臨床應用的可能性。為了進一步奠定其臨床應用的基礎，在后續(xù)研究中還應對其遺傳毒性、致癌性、生殖毒性、植入后局部反應、降解產(chǎn)物與可溶出物毒代動力學等進行深入研究。同時，還可探索將其與種子細胞、生長因子相結(jié)合，制備出具有優(yōu)異的骨誘