絲素組織工程支架的降解性能及其調(diào)控研究.pdf

1、組織和器官的喪失或功能性障礙一直是人類健康的主要威脅之一，如何從根本上治療組織和器官喪失或功能性障礙也一直是醫(yī)學(xué)研究人員面臨的一大難題。組織工程學(xué)克服了傳統(tǒng)治療方法中諸如供體缺乏，組織不相容和免疫排斥等一系列問(wèn)題，研究開(kāi)發(fā)用于替代或修復(fù)人體各種缺損組織或器官的生物替代物，成為研究的主要方向之一。
　　 作為組織工程三要素之一，組織工程支架能為細(xì)胞提供一個(gè)生存的三維空間，有利于細(xì)胞獲得充足的養(yǎng)分，進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的交換，并且能排除廢物

2、，使細(xì)胞按照預(yù)先設(shè)計(jì)的三維形狀生長(zhǎng)與分化，形成細(xì)胞與三維支架的活性復(fù)合體。然而，由于較高的性能要求，理想的適合產(chǎn)品化的組織工程支架仍有待于進(jìn)一步的研究。
　　 我國(guó)蠶絲資源豐富。蠶絲手術(shù)縫合線是最早被用于臨床的天然高分子生物材料之一。絲素蛋白是經(jīng)蠶絲脫膠后得到的天然高分子纖維蛋白，作為一種生物支架材料，其無(wú)毒無(wú)刺激，可降解，生物相容性和力學(xué)性能優(yōu)良，易于進(jìn)行化學(xué)修飾，有利于細(xì)胞附著和生長(zhǎng)。然而，由于絲素蛋白細(xì)胞支架難以加工成型、

3、降解性能緩慢等缺點(diǎn)嚴(yán)重阻礙了對(duì)其利用。因此，對(duì)該領(lǐng)域的研究既充滿前景又富有挑戰(zhàn)。
　　 此外，隨著組織工程學(xué)的深入，面對(duì)各種組織不同的生長(zhǎng)周期，面對(duì)不同組織生長(zhǎng)對(duì)于支架材料的機(jī)械性能要求的差異，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)支架的降解時(shí)間和機(jī)械性能進(jìn)行調(diào)控以拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域顯得極其必要。海藻酸來(lái)源豐富，價(jià)格低廉，生物相容性優(yōu)良，降解時(shí)間較短。利用復(fù)合材料性能互補(bǔ)的原理，通過(guò)對(duì)絲素和海藻酸復(fù)合比例的調(diào)控，極有可能制備出降解性能可控的絲素支架，然而相

4、關(guān)研究卻極少見(jiàn)諸報(bào)道。
　　 在前期研究中，我們制備出一種新型的絲素細(xì)胞支架材料，具有良好的多孔結(jié)構(gòu)和細(xì)胞相容性。為了更清楚和直觀地了解絲素支架的降解全過(guò)程及其對(duì)周圍組織的影響，并了解更多不同絲素支架的降解過(guò)程，同時(shí)為調(diào)控降解研究提供必要的依據(jù)，本實(shí)驗(yàn)將該新型絲素支架材料植入兔耳皮下進(jìn)行了體內(nèi)降解研究。每周進(jìn)行觀察，并分別在4周，12周，20周和28周時(shí)利用肉眼外觀察、組織切片觀察和掃描電鏡觀察的方法對(duì)該材料的降解規(guī)律以及生物相

5、容性作了詳細(xì)評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該絲素支架材料引起的組織反應(yīng)較弱，植入動(dòng)物體內(nèi)28周后基本降解完全，是一種生物相容性優(yōu)良的可降解吸收性材料。相比之下絲素膜28周后仍無(wú)明顯降解，降解速度十分緩慢。
　　 為調(diào)控絲素材料降解性能，在進(jìn)一步的研究中，我們利用冷凍干燥法開(kāi)發(fā)出一種新型的絲素/海藻酸鈣(SF/CA)復(fù)合三維支架材料，并對(duì)其機(jī)械性能、孔結(jié)構(gòu)、二級(jí)結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性進(jìn)行研究。彈性膜量、斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率分析表明，CA的加入有利于

6、材料機(jī)械性能的提高；SF/CA=92:8時(shí)，材料的機(jī)械性能最佳；CA比例過(guò)高或過(guò)低都不利于材料機(jī)械性能的提高。對(duì)材料的多孔結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，在SF/CA=92:8這一臨界值以下時(shí)，CA復(fù)合比例的提高使得孔結(jié)構(gòu)的排列更為均勻，孔徑趨于增大，孔隙率降低。紅外光譜分析表明，在本實(shí)驗(yàn)的混合比例下，CA對(duì)SF的二級(jí)結(jié)構(gòu)影響不大。DSC分析顯示，隨著CA復(fù)合比例的提高，材料的熱分解吸收峰升高，分子結(jié)合程度增加。過(guò)量的CA影響SF分子的排列，導(dǎo)致吸收峰降