細(xì)菌纖維素在模擬體液中的酶降解研究.pdf

1、細(xì)菌纖維素(bacterial cellulose,BC)具有良好的力學(xué)性能、高持水高透濕性能和良好的生物相容性等特點(diǎn)，可以滿足其作為生物醫(yī)用材料如皮膚修復(fù)材料、人工血管材料、組織工程支架材料的要求，在生物醫(yī)用領(lǐng)域中具有十分廣泛的應(yīng)用價(jià)值和商業(yè)化潛力。BC在自然界中可在纖維素酶的作用下最終降解成為葡萄糖，然而由于人體內(nèi)缺乏能夠?qū)ⅵ?1,4-糖苷鍵切斷的纖維素酶，使得BC醫(yī)用植入材料在人體內(nèi)無法降解。如果BC在體內(nèi)長(zhǎng)期停留，就可能增加晶體

2、附著、結(jié)石形成、異物感染等的可能性，甚至限制周圍正常組織沿支架表面的生長(zhǎng)。因此，要想BC醫(yī)用植入材料實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，需要在體系中引入可降解BC的物質(zhì)——纖維素酶。
　　本文首先研究了不同類型的纖維素酶對(duì)BC的降解活性，其次采用了凍干法及吸附法成功將纖維素酶固定在BC表面，研究了纖維素酶/BC復(fù)合膜在模擬人體環(huán)境下的降解行為。具體工作如下：
　?。?）研究了不同類型的纖維素酶對(duì) BC的降解活性，探討纖維素酶長(zhǎng)期在模擬人體環(huán)境下酶活性

3、的變化情況及β-葡萄糖苷酶在復(fù)合酶中的含量對(duì)降解BC的影響。結(jié)果表明，中性纖維素酶在模擬人體環(huán)境的條件下對(duì)BC具有較高的降解活性。纖維素酶在模擬體液中的活性會(huì)隨著時(shí)間而降低，但依然具有長(zhǎng)期降解BC的作用。β-葡萄糖苷酶對(duì)BC的降解有很大的促進(jìn)作用，當(dāng)β-葡萄糖苷酶在復(fù)合酶中添加含量為60wt％時(shí)，復(fù)合酶降解BC的速率達(dá)到最大。
　?。?）采用凍干法固定纖維素酶，研究了凍干法制備的纖維素酶/BC復(fù)合膜在模擬人體環(huán)境下的降解行為及降解

4、過程中各項(xiàng)性能的變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用凍干法可以有效地將纖維素酶固定在BC表面，纖維素酶釋放率為9.0%至12%。但凍干法制備的材料力學(xué)性能相較于BC原膜出現(xiàn)了較大程度的下降，在降解時(shí)保持力學(xué)性能的時(shí)間在一周以內(nèi)。同時(shí)，凍干法制備的纖維素酶/BC復(fù)合膜實(shí)現(xiàn)了在模擬體液中的穩(wěn)定降解，當(dāng)纖維素酶固定含量為10mg至30mg時(shí)，材料在2w之內(nèi)完全降解，當(dāng)纖維素酶固定含量為1mg至5mg時(shí)，材料在24w內(nèi)實(shí)現(xiàn)了不同程度的完全降解。當(dāng)纖維素酶固

5、定含量為0.5mg時(shí)，由于固定的纖維素酶含量較低，材料降解速率緩慢，無法在24w之內(nèi)完全降解。凍干法制備的纖維素酶/BC復(fù)合膜具有很好的體內(nèi)體外生物相容性，對(duì)細(xì)胞無毒害作用，細(xì)胞可以隨著降解材料的表面不斷黏附和生長(zhǎng)，炎癥反應(yīng)也很微弱。
　?。?）采用吸附法固定纖維素酶，有效的保持了纖維素酶的活性和酶的均勻分布。通過吸附條件來控制纖維素酶的固定量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)BC的可調(diào)控降解。同時(shí)，本文對(duì)吸附法與凍干法制備的纖維素酶/BC復(fù)合膜在模擬

6、人體環(huán)境下的降解行為及性能進(jìn)行了對(duì)比分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，吸附法較凍干法固定的纖維素酶分布更均勻，固定更牢靠，纖維素酶的釋放率為5.0%至8.0%。當(dāng)固定的纖維素酶含量相近時(shí)，吸附法較凍干法制備的材料具有更高的力學(xué)強(qiáng)度，在降解過程中力學(xué)性能維持的最長(zhǎng)時(shí)間可達(dá)24d。吸附法制備的材料在模擬體液中可以穩(wěn)定緩慢降解，當(dāng)纖維素酶固定含量為0.72mg至3.67mg時(shí)，材料實(shí)現(xiàn)了在24w之內(nèi)不同程度的緩慢完全降解。當(dāng)纖維素酶固定含量小于0.72mg