SF-SA-HAp纖維水凝膠研究及其生物相容性.pdf

1、骨作為人體最大的組織器官,承擔著生命活動的重要職責,我國每年因交通事故、股骨頭壞死等原因導致骨缺損的患者超過百萬人,骨組織修復一直是再生醫(yī)學領域的難題和研究熱點之一。臨床修復過程中迫切需要具有生物相容性和生物降解性的再生骨修復支架材料?，F有研究表明絲素蛋白(SF)具有良好的生物相容性及再生加工性能。由于人體本身是一典型的膠體系統,制備類細胞外基質結構的SF基水凝膠支架用作骨修復材料成為新的研究方向。本文在研究SF的silkI結構及纖維化

2、水凝膠的制備方式基礎上,引入海藻酸鈉(SA),制備SF/SA纖維水凝膠,研究纖維凝膠的制備條件及理化性能,在此研究基礎上,采用仿生礦化原理,探討纖維凝膠體系對羥基磷灰石(HAp)晶體生長形貌的調控;通過體外細胞培養(yǎng)實驗,研究骨髓間充質干細胞在纖維凝膠材料上的生長情況。
　　本文通過改變環(huán)境溫濕度等影響因素,調控SF溶液的干燥速率,成功制備SF的silkI結晶結構,并建立SF溶液形成silkI結構的干燥速率方程。系統地對silkI結

3、構形成影響因素進行分析,溶液濃度和干燥速率均會影響silkI結構的形成;silkI結構的形成過程中伴隨著SF分子通過氫鍵、親疏水性及靜電作用等形成穩(wěn)定納米纖維網狀形貌。SilkI結構膜的性能研究結果表明:材料斷面有大量的納米纖維存在,可在相對較低的溫度條件(5或-20℃)下長期保持silk結構;silk結構膜在干態(tài)下表現出良好的力學性能,其斷裂應力為38.68±6.21MPa。
　　以酸/鹽為溶解體系溶解SF纖維獲得再生SF溶液,

4、并采用9.3M溴化鋰溶液再溶解,獲得SF水溶液,該溶液中SF為納米線狀形貌,且為無規(guī)卷曲結構;采用該兩步法溶解制備的SF溶液的凝膠過程為自上而下漸進式進行的,凝膠形成過程中SF分子形成纖維網狀形貌的同時其結構也由無規(guī)卷曲轉變成β-sheet;此外,SF纖維凝膠具有良好的壓縮力學性能,為類細胞外基質結構水凝膠的制備提供了前提條件。
　　將兩步法獲得的SF溶液與SA溶液共混,制備SF/SA纖維凝膠。研究結果表明SA添加量增加,會延遲膠

5、凝時間;SF/SA纖維凝膠中SF的二級結構以β-sheet為主,同時,纖維凝膠的力學性能隨SA含量的增加,其壓縮應力呈現下降趨勢。從化學組成和結構仿生的角度出發(fā),以SF/SA纖維凝膠為礦化模板,在纖維凝膠體系中誘導HAp晶體的生長。實驗結果表明,通過改變礦化過程中的礦化溫度、礦化時間及溶液 pH值等影響因素,可以調控獲得形貌相近的棒狀 HAp晶體。同時,運用有機基質誘導成核理論中的靜電積累-Ionotropic模型,對纖維凝膠體系中HA

6、p晶體形貌的調控進行了探討。
　　根據激光共聚焦顯微鏡、掃描電子顯微鏡及MTT測試結果可知,人骨髓間充質干細胞(hMSCs)和小鼠骨髓間充質干細胞(BMSCs)在SF基纖維凝膠上有良好的粘附和增殖能力。同時,SF/SA纖維凝膠中SA含量的變化對hMSCs細胞的粘附和增殖影響不明顯。
　　通過本文的研究,闡明了SF基纖維水凝膠的制備方法及其形成機理,并發(fā)現纖維凝膠體系能夠調控棒狀HAp晶體的生長,為制備骨組織修復材料提供了一定