丝素蛋白—Ⅱ型胶原软骨支架的制备及性能研究

《丝素蛋白—Ⅱ型胶原软骨支架的制备及性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中图分类号TP242.6论文编号153111324学科分类号460.1530密级丝素蛋白—Ⅱ型胶原软骨支架的制备及性能研究Thepreparationandperformanceresearchofsilkfibroin-Ⅱcollagencartilagescaffold学位类别：工程硕士专业领域：机械工程作者姓名：袁清献指导教师：高丽兰副教授二0一八年一月中图分类号：TP242.6论文编号：153111324学科分类号：460.1530密级：天津理工大学研究生学位论文丝素蛋白—Ⅱ型胶原软骨支架的制备及性能研究（申请工程硕士学位）专业学位类别：工程硕士工程领域：机械工程作者姓名：

2、袁清献指导教师：高丽兰副教授2018年1月ThesisSubmittedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’sDegreeThepreparationandperformanceresearchofsilkfibroin-ⅡcollagencartilagescaffoldByQingxianYuanSupervisorLilanGaoJanuary2018摘要关节软骨是一种覆盖于关节表面的粘弹性结缔组织，其具有润滑、吸收震荡及传递载荷至软骨下骨的作用。由于其本身无血液供应、神经支配和淋巴回流，导致其在损伤后自身修复能力非常有限，

3、尽管现代医学有多种治疗软骨缺损的新技术、新方法，但总体疗效普遍不令人满意。组织工程学的提出为软骨损伤修复提供了新思路。组织工程支架的体外组织化培养是软骨组织工程中重要的部分，因此，设计制备综合性能较好的组织工程支架对其组织化培养有着重要的意义。本文以天然丝素材料和关节软骨为材料，提取丝素蛋白溶液和II型胶原；将二者按一定比例混合后，采用低温3D打印技术和冷冻干燥法制备了丝素蛋白-Ⅱ型胶原三维多孔支架。首先，测量获得了支架的密度、孔隙率和吸水率等物理性能。然后，开展了支架的应力松弛、蠕变和率相关的力学性能实验，结果显示：在应力松弛过程中，随着压缩应变的增加，支架的初始应力和瞬时应力都

4、增加；在恒定的压缩应变下，支架的应力呈现先快速降低后缓慢降低的趋势；随着压缩速率的增加，支架的应力松弛速度加快。不同应力水平下，支架的蠕变应变都表现为先快速增加后缓慢增加的趋势；随着应力水平的提高，支架的蠕变应变增加；当卸除蠕变载荷后，承受应力≤35kPa的支架能够在PBS缓冲液中恢复形变，而承受应力≥50kPa的支架结构被损坏，不能够恢复。不管是在单轴压缩载荷还是单轴拉伸载荷下，支架的弹性模量和应力-应变曲线都表现出了率相关性，即丝素蛋白-Ⅱ型胶原支架是一种率相关的非线性粘弹性材料。基于Drozdov和LouandSchapery的本构方程，并考虑支架的非线性、粘弹性特征，本文建

5、立了松弛型本构模型和蠕变型本构模型，对不同压缩应变下支架的应力松弛行为和不同应力水平下支架的蠕变性能进行了预测，并与实验结果进行了比较验证。结果显示：模型的预测结果基本上与实验结果吻合良好。即建立的松弛模型和蠕变模型能很好的预测支架的应力松弛行为和蠕变行为。采用Percoll密度梯度离心法提取和培养了骨髓间充质干细胞，通过成软骨化诱导培养出了软骨干细胞。通过MTT法、HE染色和SEM观察了力学载荷对软骨细胞在丝素蛋白-Ⅱ型胶原支架生长增殖的影响。结果显示，丝素蛋白-Ⅱ型胶原支架具有良好的生物相容性；通过比对不同载荷下细胞的生长增值情况，发现软骨细胞在承受压缩应变为10%时生长增殖最

6、快。初步探讨结果显示，本文制备的丝素蛋白-Ⅱ型胶原支架是一种综合性能较好的组织工程支架。关键词：丝素蛋白Ⅱ型胶原力学性能本构模型骨髓间充质干细胞AbstractArticularcartilageisakindofviscoelasticconnectivetissuecoveringthesurfaceofthejoint.Ithastheeffectoflubricating,absorbingshockandtransferringloadtothesubchondralbone.Becauseofitslackofbloodsupply,innervationandlymp

7、haticreflux,itsselfrepairabilityafterinjuryisverylimited.Althoughmodernmedicinehasmanynewtechnologiesandnewmethodstotreatcartilagedefects,theoverallefficacyisgenerallynotsatisfactory.Theproposaloftissueengineeringprovidesanewideaforther