靜電紡絲素支架的自組裝及其體外生物性能.pdf

1、絲素（SF）是從蠶絲里面提取出來(lái)的高分子纖維狀蛋白質(zhì)，作為一種天然的蛋白質(zhì)材料，其沒(méi)有毒性和刺激性、沒(méi)有污染以及能夠被生物體降解，并且與生物體的生物相容性良好。目前，生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中已經(jīng)開(kāi)始對(duì)絲素蛋白進(jìn)行深入的研究，并且也有了基礎(chǔ)性的應(yīng)用，其有望成為組織工程支架材料的重要組成部分。本文首先用較高濃度絲素蛋白的水溶液進(jìn)行靜電紡絲，從而制備絲素纖維膜，然后將帶有相反電荷的殼聚糖（CS）與海藻酸鈉（SA）經(jīng)靜電層層自組裝至絲素納米纖維支架上，并

2、將絲素納米支架材料浸泡在自制的模擬體液（SBF）之中，測(cè)試其在生物體外的生物活性與降解性。此外，還對(duì)纖維支架材料的構(gòu)造和性能進(jìn)行各種表征，最終為絲素纖維支架材料在運(yùn)用于骨修復(fù)工程做了基礎(chǔ)性的研究。
　　本課題的主要工作內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　（1）調(diào)整絲素紡絲液的濃度、電壓和接收距離等各項(xiàng)參數(shù)，并以正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法經(jīng)過(guò)級(jí)差分析得出各個(gè)參數(shù)對(duì)紡絲纖維直徑產(chǎn)生的影響。采用掃描電鏡對(duì)制備的絲素纖維膜的直徑和形貌進(jìn)行表征，得出制備良好

3、的絲素纖維膜的優(yōu)化條件。結(jié)果表明，靜電紡絲能夠從再生的絲素蛋白水溶液中制得超細(xì)再生纖維。當(dāng)采用靜電紡絲溶液濃度為30％，電壓20kV，距離11cm時(shí)，最終能夠得到纖維直徑為554nm左右的絲素納米級(jí)纖維。
　?。?）設(shè)計(jì)好自組裝程序，利用靜電自組裝在絲素纖維膜表面分別組裝5、10、15和20個(gè)CS/SA雙層。然后對(duì)組裝后的復(fù)合纖維支架材料進(jìn)行表征。結(jié)果表明，靜電層層自組裝不但能保留靜電紡絲結(jié)構(gòu)上模擬細(xì)胞外基質(zhì)的三維空間的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，

4、而且將生物相容性優(yōu)異的殼聚糖和海藻酸鈉組裝至纖維上。當(dāng)靜電自組裝層數(shù)達(dá)到15層時(shí)，復(fù)合纖維支架呈現(xiàn)出最好的性能：質(zhì)量殘留從17%增加到30%，斷裂強(qiáng)度由0.87MPa增加到5.93MPa，斷裂伸長(zhǎng)由2.04%增至7.88%。
　?。?）體外生物活性及降解性評(píng)價(jià)。通過(guò)測(cè)試復(fù)合纖維支架誘導(dǎo)類(lèi)骨羥基磷灰石（CHA）的沉積能力來(lái)表征其體外生物活性，并以失重率和pH值變化來(lái)表征其降解性。纖維支架材料浸泡SBF的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，表明兩種纖維支架材料

5、浸泡SBF以后都可以誘導(dǎo)類(lèi)骨CHA沉積在其表面上，但組裝15個(gè)CS/SA雙層的復(fù)合纖維支架的表面沉積類(lèi)骨 CHA的速度快于純絲素支架，這是因?yàn)楹Ｔ逅徕c能夠與 Ca2+形成所謂的“蛋盒”結(jié)構(gòu)，有利于促使類(lèi)骨CHA在沉積在復(fù)合纖維支架材料的表面。純絲素纖維支架材料在浸泡8周后，pH值下降至6.80，降解率高達(dá)27.54％；而復(fù)合纖維支架材料浸泡8周以后，其pH值穩(wěn)定在7.35左右，降解率僅為13.27％，這是由于復(fù)合纖維支架里呈堿性的殼聚糖