多孔丝素支架仿生沉积羟基磷灰石的研究

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1、浙江理T大学硕十=学位论文摘要桑蚕丝素蛋白是一种源于蚕丝的纤维蛋白，由于其优越的力学性能、相对良好的生物相容性及对水和氧气良好的通透性等优点，在多年的应用中，除了被用于传统的纺织原料外，以其为模板应用于临床修复和组织工程支架及作为改性材料的研究应运而生，成为组织工程学中的一个热门研究领域。羟基磷灰石(Cal0(P04)6(OH)2，简称HA)作为一种生物材料，广泛地存在于人和动物的骨骼和牙齿中，是生物矿化的产物，它以其优良的生物活性及体内的骨传导性成为一种常用的组织工程修复材料。因此，以丝素蛋白

2、作为诱导羟基磷狄石沉积的模板成为目前临床骨组织修复材料的研究热点之一。本研究利用天然丝素蛋白为原料，通过微量有机溶剂、交联剂加入法与冷冻．解冻法的结合制备了具有一定诱导能力的多孔丝素支架，并以其作为诱导羟基磷灰石沉积的模板，考察了仿生条件下多孔丝素支架仿生矿化的特性。x．衍射光谱与傅立叶红外显示，丝素蛋白具有热力学稳定及力学性能良好的B．折叠构象。而X．衍射光谱、原予吸收光谱的测试结果表明，随着矿化周期的延长，多孔丝素支架可以诱导羟基磷灰石不断结晶、生长、完善、沉积量也不断增多。通过对矿化材料孔

3、径结构的观察发现，其具备理想孔状结构、孔径均一(100gm左右)，孔隙率在80％以上，孔与孔间贯通性良好，符合支架材料的一般要求。而随着矿化的进行，多孔支架的吸水性没有受到明显的影响，均保持在800％左右。热稳定性及力学性能等的测试结果表明，矿化后的多孔丝素支架不但具备较高的热稳定性，亦具备更高的储水能力。另外，为了进一步探讨Ca2+在仿生矿化中的作用，本实验又以预钙化多孔丝素支架为模板，研究了预钙化对羟基磷狄石结晶生长的影响。预钙化支架的孔径结构相似于未预钙化支架，孔径均一(100lxm)、贯

4、通性良好。而通过进一步的x．衍射光谱测试后发现，预钙化可以诱导羟基磷灰石快速结晶生长，并促进其结晶沿C轴方向择优生长。本实验还通过直接接触细胞培养实验进一步探讨了矿化材料的细胞相容性。通过MTr等检测手段，发现MG．63成骨细胞能在矿化复合支架材料表面较好的附着、铺展并增殖，说明矿化后的多孔支架材料可以提高其生物相容性。上述结果表明仿生矿化制备的具有诱导组织再生和一定储水能力的多孔支架／HA复合生物材料表现出良好的生物相容性和生物活性。可以作为骨组织工程植入支架，促进骨的进一步矿化乃至新骨形成，

5、从而为新型基质支架材料在骨组织工程研究领域的应用展现了新的应用途径。浙江理T大学硕}：学位论文关键词：丝素蛋白；丝素支架；羟基磷灰石；仿生矿化；细胞相容性II浙江理工大学硕七学位论文AbstractSilkfibroinisanatureproteinobtainedfromBombyxmorisilkwormsilk．Duetotheoutstandingmechanicalpropertiesandexcellentbiocompatibility,favorableoxygenpermea

6、bility,ect．，peoplehasbeenfocusingtheapplicationofsilkfibroinontheclinicalrepair,three-dimensionalscaffoldsandmodifiedmaterials，otherthanthetraditionalusageoftextilematerials．Hydroxyapatite(HA)asasortofbiomaterialsisthemajormineralpartofnaturalbonesan

7、dteeth，whichisthemostcommonlyusedcalciumphosphatebasedbiomaterialduetoitsexcellentbiocompatibility,osteoconductivityandbioactivity．So，thesilkfibroinasthedepositiontemplateofHAisoneoftheattractivemethodsforthedevelopmentofbiomaterialsforthebonerepairi

8、ng．Inthisstudy,weinvestigatedtheabilityof3Dsilkfibroinscaffoldtoinduceapatitedepositionunderbiomimeticconditions．Theporous3Dsilkfibroin(SF)scaffoldswereprepareddirectlyfromtheSFsolutionwiththeadditionofmethanolandglutaraldehydebyafreeze—dryingmethod，