蜘蛛丝蛋白聚吡咯复合纤维膜细胞相容性研究开题报告

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1、开题报告蜘蛛丝蛋白/聚吡咯复合纤维膜细胞相容性研究一、选题的背景、意义组织工程材料是当前生命科学和材料科学共同的前沿研究热点之一。目前已经开发应用于组织工程等生物医学领域的生物相容性高分子材料主要有胶原蛋白、聚乳酸、聚乙醇酸及其共聚物等，但大多数这类材料的原创性研究工作属于国外。我国是一个人口大国，因创伤和疾病造成的组织、器官丧失或功能障碍病例居世界各国之首，每年仅因烧伤需进行皮肤移植的患者就达百万之多。因此，积极寻找合适的原料，研制具有我国自主知识产权的生物材料，对于减小我国组织工程支架等生物材料对国外的依赖性，培育新的高新技术产业和实现国民经济的可持续发展具有重要意

2、义。研究者一直在寻找具有良好的生物相容性的支架材料以应用于细胞培养中，以及研究支架材料在细胞培养中的各项性能指标以及实验环境对细胞培养的影响，了解细胞在支架材料上的生长情况，以便更好的应用在临床中[1]。而导电支架细胞培养技术发展迅速，是近年来研究的热点。本文主要选择蜘蛛丝蛋白和聚吡咯复合制得的支架材料，将细胞培养在带电的支架材料上，重点研究培养过程中支架材料的性质、电刺激的电流强度及电刺激的时间长短对细胞再生的影响。二、相关研究的最新成果及动态2.1蜘蛛丝蛋白的概况和研究现状2.1.1蜘蛛丝蛋白的概况蜘蛛丝的主要成份为蛋白质，如所有的蛋白质纤维一样，其组成长链蛋白质的

3、单元为带不同侧链R的酰胺结构，同尼龙2结构相似[2]。蜘蛛丝的氨基酸的摩尔分数和氨基酸的主链序列与天然聚肽如蚕丝、羊毛和人头发有很大的差异。这种差异和组成取决于蜘蛛的种类、食物、气候及其它因素。不同蜘蛛丝所含的氨基酸种类差异不大，为十七种左右，各种氨基酸的含量也因蜘蛛的种类不同而有一定的差异。它们的共同点为具有小侧链的氨基酸如甘氨酸和丙氨酸的含量丰富，十字圆蛛和大腹圆蛛的这两者含量之和分别达到59.6％和53.2%与蚕丝的含量74.0％相比较就显得较低[3]。9蜘蛛丝是一种特殊的蛋白纤维，它具有很高的强度、弹性、柔韧性、伸长度和抗断裂功能，以及轻盈、较耐紫外线、生物可降

4、解等优点，作为一种新兴的功能材料具有得天独厚的条件，是其他纤维材料无法比拟的，可以作为高性能的生物材料如人造肌腱、人工韧带、人工器官、组织修复等组织工程新材料，正逐步受到生物学、医学、材料科学等学科领域研究者的重视，具有十分诱人的应用前景。2.1.2蜘蛛丝蛋白的研究现状组织工程的核心是建立由细胞和生物材料构成的三维空间复合体，材料在组织工程中起关键作用，成为组织工程研究的一个主流。生物材料的研究经历了第一代惰性材料，第二代具有活性或具有降解性质的材料，现已发展到兼有可降解和生物活性的第三代生物材料[4]。人们开始从生命科学的角度研究和设计生物材料，注重材料与细胞的相互作

5、用，改变以往采用惰性材料的作法，将生物的某些功能引入材料。丝蛋白纤维材料因具有良好的生物相容性、生物可降解性、细胞粘附活性和独特的机械特性，以及其本质是蛋白质的结构特点，使丝蛋白纤维(膜)在生物医学领域得以广泛的应用，成为在组织工程领域人们重新感兴趣的一类特殊的生物材料。苏州大学的刘敏[5]等人对过对大腹园蛛主腺体内丝蛋白分子量和基酸组成的测定和分析，研究表明蜘蛛主腺体丝蛋白的氨基酸组成以甘氨酸、氨酸和谷氨酸为主，同时含有较多的脯氨酸和酪氨酸，与牵引丝的组成有一定差异；丝蛋白中甘氨酸、脯氨酸的含量比丝纤维中的含量更高，而丙氨酸的含则低于丝纤维，牵引丝纤维中丝氨酸的含量高

6、于其在腺体内丝蛋白中的含量，且成丝后小侧链氨基酸含量增加，酸性氨基酸含量减少。L0mbardi&Kap[6]的研究表明蛛丝纤维不溶于水、稀酸或稀碱、尿素和大多数有机溶剂，同时它们对大多数蛋白酶也具有相当强的抵抗力。另外，Melloml等[18]的研究也表明蛛丝纤维能溶于高浓度的盐溶液如溴化锂、硫氰酸锂、氯化钙以及其他钙盐。Min[7]等人将人体角化细胞和纤维原细胞种植在静电纺丝制得的蜘蛛丝纤维毡上，在实验室条件下培养了7天，用SEM观察纤维毡上的细胞形态，3天后发现细胞已经在丝素纤维表面黏附、繁殖，并开始通过纤维表面孔隙迁移，进入支架内部；与此同时，这些细胞与周围纤维相

7、互融合，保持表型并按纤维的取向方向生长，形成一个三维的纳米纤维网状结构。Jim[8]等人也对人骨髓干细胞在静电纺丝素纤维中的生长进行了研究，他们将细胞种植在由丝素和PEO共混后静电纺制备的纤维毡上，培养7天后，用SEM观察后发现，这种与细胞外基质结构相似的纳米纤维毡促进了细胞的黏附和增殖，有很好的生物相容性，可作为生物支架材料使用。同时对蛛丝作为生物材料的研究报道较少，英文文献报道了用蛛丝包卵丝制备用于软骨生长的多孔3D支架[9]和用蛛丝弹性蛋白制备培养盘包被材料培养软骨细胞的研究[10]，此外VollrathF等[11]利用哺乳动物伤口