多孔絲素支架仿生沉積羥基磷灰石的研究

多孔絲素支架仿生沉積羥基磷灰石的研究

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1、浙江理T大學碩十=學位論文摘要桑蠶絲素蛋白是一種源于蠶絲的纖維蛋白,由于其優(yōu)越的力學性能、相對良好的生物相容性及對水和氧氣良好的通透性等優(yōu)點,在多年的應用中,除了被用于傳統(tǒng)的紡織原料外,以其為模板應用于臨床修復和組織工程支架及作為改性材料的研究應運而生,成為組織工程學中的一個熱門研究領域。羥基磷灰石(Cal0(P04)6(OH)2,簡稱HA)作為一種生物材料,廣泛地存在于人和動物的骨骼和牙齒中,是生物礦化的產(chǎn)物,它以其優(yōu)良的生物活性及體內的骨傳導性成為一種常用的組織工程修復材料。因此,以絲素蛋白

2、作為誘導羥基磷狄石沉積的模板成為目前臨床骨組織修復材料的研究熱點之一。本研究利用天然絲素蛋白為原料,通過微量有機溶劑、交聯(lián)劑加入法與冷凍.解凍法的結合制備了具有一定誘導能力的多孔絲素支架,并以其作為誘導羥基磷灰石沉積的模板,考察了仿生條件下多孔絲素支架仿生礦化的特性。x.衍射光譜與傅立葉紅外顯示,絲素蛋白具有熱力學穩(wěn)定及力學性能良好的B.折疊構象。而X.衍射光譜、原予吸收光譜的測試結果表明,隨著礦化周期的延長,多孔絲素支架可以誘導羥基磷灰石不斷結晶、生長、完善、沉積量也不斷增多。通過對礦化材料孔

3、徑結構的觀察發(fā)現(xiàn),其具備理想孔狀結構、孔徑均一(100gm左右),孔隙率在80%以上,孔與孔間貫通性良好,符合支架材料的一般要求。而隨著礦化的進行,多孔支架的吸水性沒有受到明顯的影響,均保持在800%左右。熱穩(wěn)定性及力學性能等的測試結果表明,礦化后的多孔絲素支架不但具備較高的熱穩(wěn)定性,亦具備更高的儲水能力。另外,為了進一步探討Ca2+在仿生礦化中的作用,本實驗又以預鈣化多孔絲素支架為模板,研究了預鈣化對羥基磷狄石結晶生長的影響。預鈣化支架的孔徑結構相似于未預鈣化支架,孔徑均一(100lxm)、貫

4、通性良好。而通過進一步的x.衍射光譜測試后發(fā)現(xiàn),預鈣化可以誘導羥基磷灰石快速結晶生長,并促進其結晶沿C軸方向擇優(yōu)生長。本實驗還通過直接接觸細胞培養(yǎng)實驗進一步探討了礦化材料的細胞相容性。通過MTr等檢測手段,發(fā)現(xiàn)MG.63成骨細胞能在礦化復合支架材料表面較好的附著、鋪展并增殖,說明礦化后的多孔支架材料可以提高其生物相容性。上述結果表明仿生礦化制備的具有誘導組織再生和一定儲水能力的多孔支架/HA復合生物材料表現(xiàn)出良好的生物相容性和生物活性??梢宰鳛楣墙M織工程植入支架,促進骨的進一步礦化乃至新骨形成,

5、從而為新型基質支架材料在骨組織工程研究領域的應用展現(xiàn)了新的應用途徑。浙江理T大學碩}:學位論文關鍵詞:絲素蛋白;絲素支架;羥基磷灰石;仿生礦化;細胞相容性II浙江理工大學碩七學位論文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,

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