絲素-碳納米管及絲素-EDC復(fù)合膜的制備及性能研究.pdf

1、絲素蛋白(Silk fibroin，SF)是從蠶絲中提取的一種天然高分子材料，具有一定的機(jī)械性能、優(yōu)良的生物相容性和生物降解性，近年來(lái)作為生物材料的研究越來(lái)越多。然而直接得到的絲素蛋白材料，因?yàn)槠錈o(wú)規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)作用使其易碎、極易溶于水，極大地限制了絲素膜的應(yīng)用。多壁碳納米管是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的一維量子材料，主要由呈六邊形排列的碳原子組成的數(shù)層至數(shù)十層的同軸圓管構(gòu)成，因其具有特殊力學(xué)、電磁性、熱學(xué)、光學(xué)及化學(xué)性能，近年在制造復(fù)合材料

2、等方面應(yīng)用廣泛。碳化二亞胺(EDC)是一種常用交聯(lián)劑，可促進(jìn)蛋白酰胺鍵的形成，因其無(wú)毒且生物相容性好，常用作生物材料交聯(lián)劑。
　　本研究以絲素蛋白為材料，通過(guò)與多壁碳納米管及碳化二亞胺(EDC)共混，研制絲素蛋白復(fù)合膜材料，檢測(cè)復(fù)合膜性能，明確改性效果，為進(jìn)一步研發(fā)絲素蛋白生物材料提供依據(jù)。
　　多壁碳納米管被均勻穩(wěn)定分散在絲素溶液中，并通過(guò)常規(guī)風(fēng)干制膜的方法制備出絲素/碳納米管混合膜。通過(guò)紅外、黏度測(cè)定儀、力學(xué)測(cè)定儀測(cè)定混

3、合材料在結(jié)構(gòu)、黏度、力學(xué)性能等的變化。用復(fù)合膜培養(yǎng)上皮纖維細(xì)胞，測(cè)定復(fù)合材料的細(xì)胞相容性。研究結(jié)果顯示，相比純絲素膜，添加了0.5％(w/w)碳納米管的絲素膜的彈性模量和最大應(yīng)力分別提高到24％和39％。此外，隨著碳納米管含量的增加，絲素蛋白的β-折疊含量從17.8％提高到53.6％。當(dāng)碳納米管含量添加到1％(w/w)時(shí)，混合溶液的黏度提高了10倍。細(xì)胞培養(yǎng)試驗(yàn)證實(shí)，絲素/碳納米管混合膜無(wú)毒，具有良好的生物相容性。本研究表明，絲素/碳納

4、米管混合膜不僅提高絲素膜的力學(xué)性能，同時(shí)具有良好的生物相容性，具有作為生物材料的潛力。
　　絲素溶液和EDC均勻混合，配制成不同EDC含量的SF/EDC復(fù)合溶液，并通過(guò)延流法制備成復(fù)合膜。通過(guò)紅外、分光光度計(jì)、萬(wàn)能力學(xué)測(cè)定儀等測(cè)定復(fù)合膜溶失率、力學(xué)性能、二級(jí)結(jié)構(gòu)等的變化。在SF/EDC復(fù)合膜上進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)，評(píng)價(jià)復(fù)合材料的細(xì)胞相容性。研究結(jié)果顯示，隨著EDC含量的提高，復(fù)合膜逐漸變得柔韌且不易溶于水。當(dāng)EDC含量添加到5％(w/w)