環(huán)氧化合物制備絲素多孔支架材料的結(jié)構(gòu)性能和細(xì)胞相容性研究.pdf

1、絲素蛋白是從蠶絲中提取的天然高分子纖維蛋白，富含18種氨基酸，具有優(yōu)良的理化性能和生物相容性。絲線作為手術(shù)縫合線的應(yīng)用開啟了絲素蛋白進(jìn)入生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的大門，近年來絲素蛋白在生物醫(yī)用材料方面的研究和應(yīng)用得到了廣泛的關(guān)注，如用做手術(shù)縫合線、藥物緩釋載體、固定化酶載體、隱形眼鏡、人工血管、人工肌腱和韌帶、創(chuàng)面覆蓋物、硬腦膜修補(bǔ)材料、細(xì)胞培養(yǎng)基質(zhì)等。但傳統(tǒng)的絲素膜在不溶化處理后具有較大的脆性，阻礙了絲素蛋白在生物醫(yī)用材料方面的研究和應(yīng)用?，F(xiàn)在很

2、多學(xué)者通過多種物理或者化學(xué)方法探討不同種類絲素材料的制備，如絲素纖維、膜、凝膠、海綿等。而隨著組織工程的興起以及組織工程對(duì)多孔材料的需求，制備可用于組織工程的絲素支架材料得到了越來越多的重視。 多孔材料的制備一般有冷凍干燥、顆粒瀝濾、氣體致孔、熱誘導(dǎo)相分離、快速成型等方法。目前已通過冷凍干燥、鹽瀝濾、氣體致孔等方法獲得了絲素多孔支架材料。所獲得的支架材料具有均一穩(wěn)定的多孔結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能。但目前利用冰晶致孔制備絲素蛋白多孔支架，基

3、本上都需要冷凍干燥才能使絲素蛋白成型，比較繁瑣。 本研究探討了一種不需要冷凍干燥的新方法，利用環(huán)氧化合物與絲素蛋白的作用制備出了兩種新的絲素支架材料：(1)環(huán)氧化合物與絲素蛋白混合溶液在-20℃下冷凍，經(jīng)浸洗獲得多孔絲素支架(PFGS)；(2)環(huán)氧化合物與絲素蛋白混合溶液在60℃下反應(yīng)，形成凝膠，經(jīng)浸洗冷凍獲得交聯(lián)多孔絲素支架(CFGS)。利用紅外光譜分析、熱分析、氨基酸分析、溶解性等分析測(cè)定可以得出，在PFGS中，絲素蛋白與環(huán)

4、氧化合物沒有發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，而在CFGS中，環(huán)氧化合物與絲素蛋白有交聯(lián)反應(yīng)發(fā)生。利用掃描電鏡可以觀察到兩種絲素支架材料具有不同的孔狀結(jié)構(gòu)，PFGS表面是具有微孔的皮層，內(nèi)部為均一的球孔狀結(jié)構(gòu)，孔徑在1 50μm以上，而CFGS表面無孔，較為平滑，內(nèi)部具有長(zhǎng)管狀的孔結(jié)構(gòu)，孔徑也在150μm以上。反復(fù)凍融可以增加PFGS表面的微孔，使CFGS平滑的表面膨脹呈現(xiàn)凹凸不平的趨勢(shì)，同時(shí)反復(fù)凍融使得材料內(nèi)部孔徑結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，孔壁的斷裂產(chǎn)生新的孔，增加了

5、孔的貫通性。利用液體置換法分析，兩種材料孔率都在90％以上。在浸提液毒性實(shí)驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn)兩種材料浸提液都具有較高的細(xì)胞相對(duì)增殖率，毒性分級(jí)為1級(jí)，都在可以醫(yī)用的合格范圍內(nèi)。通過直接接觸培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步探討了兩種絲素材料的細(xì)胞相容性，發(fā)現(xiàn)成纖維細(xì)胞在PFGS表面的附著率與增殖率好于CFGS，但兩者都低于純絲素膜，其中細(xì)胞在PFGS表面第五天開始呈現(xiàn)增殖趨勢(shì)，能在材料表面較好的鋪展，偽足清晰可見，而在CFGS材料表面，細(xì)胞附著較差，增殖微弱。

6、細(xì)胞在各材料表面的生長(zhǎng)差異與材料表面性質(zhì)(表面親水性、物理形貌、化學(xué)基團(tuán)改變)有很大關(guān)系。但是成纖維細(xì)胞在兩種支架材料內(nèi)部的生長(zhǎng)差異卻不大，細(xì)胞都能較好地生長(zhǎng)，推測(cè)其原因是由于內(nèi)部多孔表面結(jié)構(gòu)不同于材料表面。 本研究中PFGS的形成是基于三元溶液熱誘導(dǎo)相分離的原理，而CFGS的形成是基于化學(xué)交聯(lián)凝膠的冷凍致孔。這兩種絲素支架材料都具有較為理想的孔狀結(jié)構(gòu)。研究表明環(huán)氧化合物與絲素蛋白在不同溫度條件下作用可以獲得具有不同孔徑結(jié)構(gòu)的支