靜電紡再生絲素蛋白-聚乳酸纖維膜的制備、結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、絲素蛋白是一種天然高分子材料，它有一些與眾不同的生物學(xué)的特性，包括良好的生物相容性、氧氣和水蒸氣滲透性、生物降解性等。隨著對(duì)其獨(dú)特氨基酸組成及結(jié)晶結(jié)構(gòu)等理化特性研究的深入，絲素蛋白在生物醫(yī)學(xué)材料領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛，絲素蛋白可用做藥物緩釋載體、手術(shù)縫合線、人工皮膚和功能性細(xì)胞培養(yǎng)基質(zhì)等，但其結(jié)構(gòu)緊密，生物降解速度很慢，限制了其在組織工程領(lǐng)域的應(yīng)用。聚乳酸是一種具有發(fā)展前景的材料，具有良好的生物降解性，但聚乳酸生物活性較低，細(xì)胞黏附較困難。

2、將絲素和聚乳酸復(fù)合，形成具有細(xì)胞黏附性優(yōu)良，同時(shí)降解性能良好的生物醫(yī)用材料，滿足機(jī)體組織修復(fù)的要求，是材料科學(xué)領(lǐng)域重要的任務(wù)之一。本文的研究內(nèi)容是一方面討論純靜電紡再生絲素蛋白纖維的結(jié)構(gòu)與性能，另一方面是討論靜電紡再生絲素蛋白/聚乳酸纖維的結(jié)構(gòu)、性能及其在組織工程中的應(yīng)用。具體的研究和結(jié)論如下：
　　 1.將脫膠后的家蠶絲溶解在CaCl2/C2H5OH/H2O三元液中，經(jīng)透析、冷凍干燥后得到海綿狀多孔再生絲素蛋白。將再生絲素蛋白

3、溶解于98％甲酸中，分別配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12％-20％的紡絲液。研究了紡絲液質(zhì)量分?jǐn)?shù)、紡絲電壓、紡絲距離、紡絲流率對(duì)纖維直徑及形態(tài)的影響；探討了經(jīng)甲醇處理后纖維結(jié)構(gòu)和性能的變化。結(jié)果表明：紡絲液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12％-20％時(shí)通過靜電紡絲均能獲得絲素納米/亞微米纖維；纖維直徑隨紡絲液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增大，隨電壓的增大而減小，隨紡絲距離和紡絲流率的變化纖維直徑都有不同的變化。經(jīng)過甲醇處理后β化程度提高，處理時(shí)間越長，β化程度越大。
　　

4、2.將海綿狀多孔再生絲素蛋白和聚乳酸以六氟異丙醇(HFIP)為溶劑配成含固量為4％-12％的混合溶液，其中絲素蛋白與聚乳酸的質(zhì)量比為95:5，采用紡絲參數(shù)分別為紡絲距離：10-16cm；紡絲電壓：12-24kV；紡絲流率：0.002-0.01ml/min進(jìn)行靜電紡絲。SEM結(jié)果表明當(dāng)紡絲參數(shù)為紡絲液質(zhì)量分?jǐn)?shù)6％，紡絲距離12cm，紡絲電壓18kV，紡絲流率0.01ml/min時(shí)，能得到均勻且形態(tài)較好的纖維。使用這樣的參數(shù)紡制含固量為6％

5、的絲素蛋白/聚乳酸共混纖維膜，其中絲素蛋白與聚乳酸的質(zhì)量比分別為100:0；95:5；90:10；85:15；80:20；50:50；0:100。
　　 3.對(duì)不同比例的絲素蛋白/聚乳酸共混纖維膜進(jìn)行各種測試。紅外光譜測試和XRD顯示，隨著聚乳酸含量的增加，絲素分子的構(gòu)象逐漸由無規(guī)構(gòu)象向β構(gòu)象轉(zhuǎn)變。通過對(duì)共混纖維膜的熱重分析，結(jié)果表明聚乳酸的加入有利于提高絲素分子的排列規(guī)整性。靜態(tài)水接觸法測試表明隨著聚乳酸含量的增加，共混纖維膜

6、的接觸角不斷增大，說明共混纖維膜的親水性隨聚乳酸加入量的增大有所降低。利用全自動(dòng)壓汞儀進(jìn)行孔隙率的測試，表明當(dāng)聚乳酸的含量為5％時(shí)，共混纖維膜的孔隙率達(dá)到最大，之后隨著聚乳酸含量的進(jìn)一步增多，纖維膜的孔隙率逐漸降低。對(duì)共混纖維膜的拉伸實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明在聚乳酸含量較低時(shí)，隨著聚乳酸含量的增加，絲素蛋白/聚乳酸共混纖維的屈服應(yīng)力先增大后降低；而屈服應(yīng)變先降低后增大。屈服應(yīng)力最大和屈服應(yīng)變最小值都出現(xiàn)在聚乳酸的加入量為5％時(shí)。
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7、.將絲素蛋白和聚乳酸以六氟異丙醇(HFIP)為溶劑分別配成紡絲液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6％的溶液，采用紡絲參數(shù)分別為紡絲液質(zhì)量分?jǐn)?shù)：6％；紡絲距離：12cm；紡絲電壓：18kV；紡絲流率：0.01ml/min，紡得比例為50:50的絲素蛋白/聚乳酸混雜纖維膜。測試表明：混雜纖維膜比純絲素蛋白纖維膜具有高的熱分解溫度，低的孔隙率和較好的力學(xué)性能。
　　 5.對(duì)所選纖維樣品進(jìn)行細(xì)胞黏附性能測試，結(jié)果表明比例為95:5的絲素蛋白/聚乳酸共混纖維膜