絲蛋白功能性水凝膠的制備和性能研究.pdf

1、心臟、血管、神經(jīng)、肌肉、骨等作為人體重要的組織器官，對(duì)人體生命活動(dòng)起著重要作用，意外創(chuàng)傷、疾病等原因?qū)е碌慕M織缺損和器官病變嚴(yán)重威脅人體健康，器官移植是目前最為有效的治療方法，但存在供體嚴(yán)重缺乏的問(wèn)題。因此，尋找更為有效的方法進(jìn)行組織修復(fù)一直是再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。綜合性能優(yōu)異的支架材料是提高組織修復(fù)效果的關(guān)鍵，絲蛋白（SF）由于具有良好的生物相容性、可降解性、可加工性及優(yōu)良的機(jī)械性能，在組織工程領(lǐng)域獲得了廣泛的關(guān)注，特別是具有類細(xì)胞

2、外基質(zhì)納米纖維結(jié)構(gòu)的絲蛋白水凝膠正成為組織修復(fù)材料新的研究方向。
　　溴化鋰溶絲法是制備絲蛋白溶液的常用方法，然而所制備絲蛋白存在復(fù)雜的構(gòu)象組成和納米結(jié)構(gòu)，難以精確控制。本研究通過(guò)溶劑體系的設(shè)計(jì)，調(diào)控溶液中最終絲蛋白的納米結(jié)構(gòu)，獲得非晶態(tài)絲蛋白納米短纖維溶液，為絲蛋白納米纖維水凝膠的制備提供可靠基元。
　　在此基礎(chǔ)上，利用 PEG濃縮的方法來(lái)提高絲蛋白納米短纖維的濃度，以滿足制備力學(xué)性能可控的絲蛋白凝膠的需要。用過(guò)氧化氫酶交

3、聯(lián)的方法最終獲得力學(xué)性能可調(diào)的水凝膠支架材料。通過(guò)改變絲蛋白納米短纖維、HRP、H2O2三者在溶液中的濃度，研究了水凝膠支架材料凝膠時(shí)間、二級(jí)結(jié)構(gòu)、納米結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能的變化情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明經(jīng)PEG濃縮處理后溶液的二級(jí)結(jié)構(gòu)并沒(méi)有發(fā)生顯著改變，HRP交聯(lián)后絲蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)仍然為以無(wú)規(guī)線團(tuán)為主的亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)。通過(guò)改變絲蛋白納米短纖維、HRP和H2O2三者的比例，能夠?qū)崿F(xiàn)水凝膠的力學(xué)性能在600Pa-20kPa范圍內(nèi)的可控設(shè)計(jì)，滿足不同組織修復(fù)

4、的力學(xué)要求。因此通過(guò)絲蛋白結(jié)構(gòu)的控制，利用 HRP酶交聯(lián)的方法，我們獲得了力學(xué)性能可控范圍更廣，且含有納米纖維結(jié)構(gòu)的絲蛋白水凝膠材料。
　　另一方面，考慮到課題組所制備高結(jié)晶絲蛋白納米線負(fù)電荷大，可在電場(chǎng)下形成取向結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，將高結(jié)晶絲蛋白納米線和非晶態(tài)絲蛋白納米短纖維以不同比例混合，在電場(chǎng)作用下進(jìn)行HRP交聯(lián)，制備內(nèi)部具有納米纖維取向結(jié)構(gòu)的水凝膠，實(shí)現(xiàn)力學(xué)性能的進(jìn)一步提高。結(jié)果表明，通過(guò)HRP交聯(lián)和電場(chǎng)的共同作用，混合溶液中高結(jié)

5、晶絲蛋白納米線在向電源正極發(fā)生定向移動(dòng)的同時(shí)非晶態(tài)絲蛋白納米短纖維發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成一種具有不同力學(xué)性能的復(fù)合凝膠材料，絲蛋白納米線與納米短纖維溶液的混合比例和電場(chǎng)作用時(shí)間的改變能實(shí)現(xiàn)靠近電源正極復(fù)合電凝膠的力學(xué)性能在100 kPa-500kPa范圍內(nèi)變化，靠近電源負(fù)極復(fù)合電凝膠的力學(xué)性能在50kPa-200kPa范圍內(nèi)變化。
　　綜上所述，本研究通過(guò)HRP酶交聯(lián)和電場(chǎng)的作用成功制備出具有不同納米結(jié)構(gòu)和不同力學(xué)性能的水凝膠，以此為