多孔角蛋白復(fù)合骨支架材料的制備與性能研究.pdf

1、人發(fā)纖維含有大量角蛋白，角蛋白具有良好的生物相容性、可降解性和低免疫性，可用于制備多種組織工程材料。具有一定硬度和孔隙度的骨修復(fù)支架材料是骨組織創(chuàng)傷修復(fù)的重要媒介。但純角蛋白再生材料脆性大，不符合人工骨材的基本力學(xué)性能需求。本文將具有不同微米尺度的增強(qiáng)體與角蛋白溶液相復(fù)合，嘗試制備具有高孔隙率和較好力學(xué)性能的多孔角蛋白復(fù)合支架，對(duì)開(kāi)發(fā)新型角蛋白基復(fù)合人工骨修復(fù)材料作出有益探索。
　　本文采用還原法提取角蛋白，并對(duì)其分子量和提取率進(jìn)

2、行了測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法能夠獲得較為完整的角蛋白大分子，且提取率可達(dá)66.34％。根據(jù)人發(fā)纖維的多級(jí)原纖結(jié)構(gòu)，可將其逐步分離成微小的“纖維”，最終得到長(zhǎng)度在20μm-40μm之間，直徑為0.5μm-2μm的巨原纖晶須。該人發(fā)晶須保留了人發(fā)纖維的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)和角蛋白大分子的完整結(jié)構(gòu)，具有良好了力學(xué)性能和各向異性結(jié)構(gòu)特征，將其作為增強(qiáng)體與角蛋白溶液混合制成角蛋白含量更高的人發(fā)晶須/角蛋白復(fù)合支架。
　　本文還選用與人發(fā)晶須尺寸相似

3、的六鈦酸鉀和具有良好生物相容性的羥基磷灰石作為增強(qiáng)體，通過(guò)冷凍干燥技術(shù)制備出六鈦酸鉀/角蛋白復(fù)合支架和羥基磷灰石/角蛋白層狀多孔復(fù)合支架。為了進(jìn)一步提高羥基磷灰石/角蛋白層狀多孔復(fù)合支架的力學(xué)性能，將其浸泡在PBS溶液中進(jìn)行增強(qiáng)處理，經(jīng)過(guò)二次凍干得到羥基磷灰石/角蛋白增強(qiáng)多孔復(fù)合支架。
　　對(duì)上述三種復(fù)合支架的截面形貌、孔隙率、力學(xué)性能、紅外光譜和X射線衍射進(jìn)行分析研究，發(fā)現(xiàn)復(fù)合支架的孔隙率隨著角蛋白溶液濃度的增大而減小。與純角蛋

4、白支架相比，三種復(fù)合支架都體現(xiàn)了更優(yōu)的力學(xué)性能，其中羥基磷灰石/角蛋白增強(qiáng)多孔復(fù)合支架的力學(xué)性能最優(yōu)，壓縮強(qiáng)度最大為757KPa，基本滿足松質(zhì)骨壓縮強(qiáng)度最低為0.8MPa的要求。FTIR分析結(jié)果表明，經(jīng)PBS溶液增強(qiáng)處理后的羥基磷灰石/角蛋白增強(qiáng)多孔復(fù)合支架中，PO43-的特征蜂越來(lái)越明顯，這說(shuō)明支架在浸泡過(guò)程中不斷的從PBS溶液中吸收并沉積更多的磷酸根離子，從而促進(jìn)了磷酸鹽的生長(zhǎng)。
　　最后，通過(guò)吸水性、溶脹性、降解性和細(xì)胞培養(yǎng)

5、對(duì)羥基磷灰石/角蛋白增強(qiáng)多孔復(fù)合支架的生物學(xué)性能進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，羥基磷灰石/角蛋白增強(qiáng)多孔復(fù)合支架具有良好的親水性能，最大溶脹率僅為32％，在胰蛋白酶溶液中7天后的降解率為31.4％。將3T3細(xì)胞種植在復(fù)合支架進(jìn)行體外培養(yǎng)，結(jié)果表明該支架具有良好的生物相容性。
　　綜上所述，本文通過(guò)向角蛋白溶液中加入不同種類(lèi)的增強(qiáng)體，可以制備出性質(zhì)不同的角蛋白復(fù)合支架。通過(guò)改變?nèi)芤簼舛群驮鰪?qiáng)體含量可實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合支架的微觀結(jié)構(gòu)、孔隙率和力學(xué)性