絲素組織工程支架的降解性能及其調(diào)控研究.pdf

1、組織和器官的喪失或功能性障礙一直是人類健康的主要威脅之一，如何從根本上治療組織和器官喪失或功能性障礙也一直是醫(yī)學(xué)研究人員面臨的一大難題。組織工程學(xué)克服了傳統(tǒng)治療方法中諸如供體缺乏，組織不相容和免疫排斥等一系列問題，研究開發(fā)用于替代或修復(fù)人體各種缺損組織或器官的生物替代物，成為研究的主要方向之一。
　　 作為組織工程三要素之一，組織工程支架能為細(xì)胞提供一個生存的三維空間，有利于細(xì)胞獲得充足的養(yǎng)分，進(jìn)行營養(yǎng)物質(zhì)的交換，并且能排除廢物

2、，使細(xì)胞按照預(yù)先設(shè)計的三維形狀生長與分化，形成細(xì)胞與三維支架的活性復(fù)合體。然而，由于較高的性能要求，理想的適合產(chǎn)品化的組織工程支架仍有待于進(jìn)一步的研究。
　　 我國蠶絲資源豐富。蠶絲手術(shù)縫合線是最早被用于臨床的天然高分子生物材料之一。絲素蛋白是經(jīng)蠶絲脫膠后得到的天然高分子纖維蛋白，作為一種生物支架材料，其無毒無刺激，可降解，生物相容性和力學(xué)性能優(yōu)良，易于進(jìn)行化學(xué)修飾，有利于細(xì)胞附著和生長。然而，由于絲素蛋白細(xì)胞支架難以加工成型、

3、降解性能緩慢等缺點(diǎn)嚴(yán)重阻礙了對其利用。因此，對該領(lǐng)域的研究既充滿前景又富有挑戰(zhàn)。
　　 此外，隨著組織工程學(xué)的深入，面對各種組織不同的生長周期，面對不同組織生長對于支架材料的機(jī)械性能要求的差異，根據(jù)實(shí)際情況對支架的降解時間和機(jī)械性能進(jìn)行調(diào)控以拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域顯得極其必要。海藻酸來源豐富，價格低廉，生物相容性優(yōu)良，降解時間較短。利用復(fù)合材料性能互補(bǔ)的原理，通過對絲素和海藻酸復(fù)合比例的調(diào)控，極有可能制備出降解性能可控的絲素支架，然而相

4、關(guān)研究卻極少見諸報道。
　　 在前期研究中，我們制備出一種新型的絲素細(xì)胞支架材料，具有良好的多孔結(jié)構(gòu)和細(xì)胞相容性。為了更清楚和直觀地了解絲素支架的降解全過程及其對周圍組織的影響，并了解更多不同絲素支架的降解過程，同時為調(diào)控降解研究提供必要的依據(jù)，本實(shí)驗(yàn)將該新型絲素支架材料植入兔耳皮下進(jìn)行了體內(nèi)降解研究。每周進(jìn)行觀察，并分別在4周，12周，20周和28周時利用肉眼外觀察、組織切片觀察和掃描電鏡觀察的方法對該材料的降解規(guī)律以及生物相

5、容性作了詳細(xì)評價。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該絲素支架材料引起的組織反應(yīng)較弱，植入動物體內(nèi)28周后基本降解完全，是一種生物相容性優(yōu)良的可降解吸收性材料。相比之下絲素膜28周后仍無明顯降解，降解速度十分緩慢。
　　 為調(diào)控絲素材料降解性能，在進(jìn)一步的研究中，我們利用冷凍干燥法開發(fā)出一種新型的絲素/海藻酸鈣(SF/CA)復(fù)合三維支架材料，并對其機(jī)械性能、孔結(jié)構(gòu)、二級結(jié)構(gòu)和熱穩(wěn)定性進(jìn)行研究。彈性膜量、斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長率分析表明，CA的加入有利于

6、材料機(jī)械性能的提高；SF/CA=92:8時，材料的機(jī)械性能最佳；CA比例過高或過低都不利于材料機(jī)械性能的提高。對材料的多孔結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，在SF/CA=92:8這一臨界值以下時，CA復(fù)合比例的提高使得孔結(jié)構(gòu)的排列更為均勻，孔徑趨于增大，孔隙率降低。紅外光譜分析表明，在本實(shí)驗(yàn)的混合比例下，CA對SF的二級結(jié)構(gòu)影響不大。DSC分析顯示，隨著CA復(fù)合比例的提高，材料的熱分解吸收峰升高，分子結(jié)合程度增加。過量的CA影響SF分子的排列，導(dǎo)致吸收峰降