絲素蛋白-細菌纖維素納米纖維束梯度插層支架的研究.pdf

1、人口老齡化、意外、疾病等造成的骨質缺損是醫(yī)學上一大難題。目前臨床上主要的解決方案是自體骨移植，但是該方法存在供體資源有限，給供骨區(qū)造成新的創(chuàng)傷、二次手術、修復范圍有限等問題。因此，大力研發(fā)可以滿足醫(yī)用要求的骨組織替代支架顯得尤為重要。
　　本論文以絲素蛋白為基體，以細菌纖維素納米纖維束（ bacterial cellulose nanofiber ribbon, BCNR）為增強骨架，通過冷凍干燥法制備絲素蛋白/BCNR復合增強支

2、架。為了確定最佳的制備工藝條件，本論文首先系統(tǒng)地研究了絲素蛋白濃度、預冷溫度、機械擾動等對支架形貌的影響。掃描電鏡結果表明，隨著絲素蛋白溶液濃度增加，支架也由“類纖維氈”結構變?yōu)槠瑢咏Y構，直至片層結構逐漸消失。預冷溫度的變化可以實現(xiàn)支架形貌在多孔結構和片層結構之間轉換；外界的機械力擾動可在較大范圍內調節(jié)支架的片層間距和片層厚度；BCNR的加入可在片層支架之間形成 BCNR的插層結構，這種結構對于大幅提高支架的力學強度和改善支架的生物學性

3、能都具有重要的意義。
　　絲素蛋白等天然高分子材料雖然具有生物相容性好、可降解等優(yōu)異性能，但所制備的支架往往強度較低。為了使支架滿足骨組織修復的要求，本論文著重研究了不同 BCNR添加量對復合支架機械強度的影響。結果表明，與純的絲素蛋白支架相比，絲素蛋白/BCNR質量比為20:3的復合支架的壓縮強度和模量分別提高了6倍和8倍，分別為2.32 MPa和72.5 MPa，在松質骨的力學強度范圍內。傅里葉變換紅外光譜和 X射線衍射結果表

4、明，BCNR與絲素蛋白之間存在強烈的氫鍵作用，并且BCNR的加入有利于促進絲素蛋白的結晶，因此BCNR在微觀尺度上對絲素蛋白起到了增強。另外，BCNR在支架中的插層結構對于提高支架的吸水率和保持支架的三維尺寸穩(wěn)定性具有積極的作用。支架的孔隙率雖然隨著BCNR的含量略有下降，但是仍維持在較高水平（>85％）。
　　體外細胞毒性實驗和細胞染色實驗表明，復合支架具有良好的生物相容性，細胞可以很好地在支架材料上粘附和生長，而且 BCNR的