三维丝素蛋白/羟基磷灰石支架的生物学性能

综合运用丝素蛋白纤维网的非编织制作方法和仿生矿化法,构建三维多孔丝素蛋白/纳米羟基磷灰石复合支架.通过体外蛋白酶降解和成骨细胞培养,对支架材料的生物学性能进行初探.发现蛋白酶对丝素蛋白降解的作用大小依次为,蛋白酶K＞胰蛋白酶＞α-糜蛋白酶＞Ⅰ型胶原酶.所构建的支架显示出良好的生物相容性并能促进成骨细胞生长和分化.三维多孔丝素蛋白/纳米羟基磷灰石支架可望成为新型有机/无机复合生物材料,为骨组织工程支架的设计提供了新的思路.     

丝素蛋白作为生物材料的基础研究

研究丝素蛋白作为动物细胞生长基质和生物材料对于细胞生长的促进作用,探索丝素薄膜性能的进一步优化。通过细胞计数和噻唑蓝(MTT)法实验表明,丝素薄膜上猪髋动脉内皮细胞生长的密度是普通细胞培养基质上的242.01%,细胞在薄膜上的贴壁率为在普通基质上的238%。经由酸性成纤维细胞生长因子(aFGF)处理后,薄膜上的细胞生长密度是未经处理薄膜上的115.98%,细胞的贴壁率为在普通细胞培养基质上的269%。因此,丝素蛋白薄膜可作为动物细胞生长基质,经aFGF处理的薄膜显示更优越的细胞亲和性。     

新型丝素凝胶和丝素支架的生物相容性评价研究

目的:综合评价新型丝素凝胶和丝素支架的生物相容性和生物安全性.方法:采用溶血实验评价丝素凝胶和丝素支架对红细胞功能和代谢的影响;采用皮肤刺激和皮内刺激实验评价丝素凝胶和丝素支架对皮肤的刺激作用;通过热源实验来判断丝素凝胶和丝素支架中所含热源量是否符合人体的要求;通过给小鼠背部皮下植入丝素凝胶和丝素支架,采用酶联免疫吸附实验(ELISA)法分析丝素凝胶和支架对小鼠血清免疫球蛋白IgM和IgG抗体水平的影响、采用液相芯片法分析凝胶和支架对血清炎性细胞因子质量浓度的影响、采用流式细胞法分析丝素凝胶和支架对脾脏和骨髓免疫细胞异常的影响.结果:丝素凝胶和丝素支架的溶血率分别为4.239%和2.312%(均5%),两种材料不引起溶血反应,并且对红细胞形态无影响;丝素凝胶和丝素支架的皮肤刺激实验和皮内刺激实验的结果均为阴性,表明对皮肤没有刺激作用;热源实验结果显示大白兔体温升高均低于0.6℃,并且体温升高总数低于1.4℃.小鼠皮下分别植入两种材料后结果显示,植入1周和5周后小鼠血清抗IgM抗体水平与阴性对照组无显著性差异,抗IgG抗体水平在植入后1周时与阴性对照组无显著性差异,植入后5周丝素凝胶的IgG抗体水平比阴性对照组显著升高.植入后5周23种小鼠血清细胞因子质量浓度与阴性对照组无显著性差异,脾细胞和骨髓细胞中嗜酸性粒细胞、嗜中性粒细胞、嗜碱性粒细胞、B细胞、B1细胞、B1a细胞、B2细胞、CD3~+ T细胞、CD4~+ T细胞、CD8~+ T细胞、巨噬细胞和树突状细胞的表达量均与阴性对照组无显著性差异.结论:新型丝素凝胶和丝素支架无溶血作用,对红细胞形态无影响,对皮肤无刺激作用,所含热源量符合人体要求;体内植入后分子和细胞实验证实新型丝素凝胶和丝素支架不会引起小鼠免疫细胞异常反应,也不会引起抗体异常升高,同时不会导致血清炎性细胞因子质量浓度升高.通过综合评价,显示丝素凝胶和丝素支架具有良好的生物相容性.     

天然丝素制备三维多孔支架

研究盐沥滤法制备三维多孔丝素支架,在丝素多孔支架上培养人成骨肉瘤细胞、成纤维细胞及肝细胞.研究材料的细胞相容性,发现多种动物细胞在盐沥滤法所制备的丝素多孔支架材料上能够很好地黏附和增殖.通过调整丝素水溶液的浓度、溶解丝素溶剂体系、NaCl添加量和NaCl粒径,制备出结构和性质可以调控的三维支架.该结果为丝素多孔支架材料的制备提供了新的研究思路和方法.     

TPGS-脂质体/丝素蛋白复合纳米纤维的制备与表征

为改善脂质体稳定性差、载药率低、半衰期短等缺点,采用聚乙二醇琥珀酸酯(TPGS)对其进行修饰.研究表明,通过绿色静电纺技术可以成功制备负载TPGS-脂质体的丝素蛋白(SF)复合纳米纤维.由扫描电子显微镜(SEM)与透射电子显微镜(TEM)分析显示,TPGS-脂质体分布在SF纤维上形成复合纳米纤维,且该复合纳米纤维表面光滑、直径分布均匀.细胞增殖实验表明,负载TPGS-脂质体的SF纳米纤维具有良好的细胞相容性.     

肝素共混丝素蛋白膜上AT-的固定化及其体外抗凝血性能

用抗凝血酶(antithrombin- ,AT- )和肝素对生物材料进行表面改性,以提高其抗凝血性能.以低浓度肝素丝素共混蛋白膜为基质,利用等离子体处理辅助的共价交联方法对AT- 进行固定化.用过剩法对固定化效果进行评价,固定化后的活性采用体外凝血时间进行检测,人血管内皮细胞在材料上的生长情况用MTT法测定.结果显示,通过该方法可以有效地将蛋白固定化,低浓度肝素丝素共混膜固定化AT- 后,不仅其抗凝血性能有了一定的改善,而且与普通的肝素共混膜相比,细胞毒性也有所降低.该研究结果拓展了AT- 蛋白的应用范围,同时为抗凝血材料的设计提供了一种新的思路.     

牛血清白蛋白改性壳聚糖纤维及其细胞亲和性研究

采用牛血清白蛋白对壳聚糖纤维进行化学改性，通过扫描电镜和含水量测定对改性的牛血清白蛋白-壳聚糖纤维进行表征．并对改性材料进行细胞相容性和细胞亲和性测定与评价．结果表明：牛血清白蛋白-壳聚糖纤维表面有明显附着物，纤维略微变粗；含水量增加到93．49％(质量分数)；细胞在改性克聚糖纤维上的形态无异常，粘附、生长、增殖情况良好；细胞毒性试验结果呈阴性．该改性壳聚糖纤维具有良好的生物学特性，能够应用于器官组织工程及生物医药领域．     

水溶性丝素蛋白的制备及其构象转变

通过液氮淬冷和冷冻干燥的方法获得了粒度均一、直径为3～4 mm的水溶性丝素蛋白微珠,并将丝素蛋白微珠分别进行室温保存、-20℃下保存和乙醇浸泡等不同方法处理。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和X线衍射仪(XRD)等分析技术表征丝素蛋白微珠的形貌、构象和晶相组成。结果表明:液氮淬冷和冷冻干燥制备的丝素蛋白主要为无规线团结构,易溶于水;在室温和-20℃下放置1周后的丝素蛋白发生了由无规线团向β-转角、α-螺旋和β-折叠等构象转变,水溶性变差;经乙醇处理后的丝素蛋白因含有大量的β-折叠构象则不溶于水。     

辣根过氧化物酶在石墨电极上的固定化及其对H_2O_2的响应

基础电极的选择和酶、抗体、DNA等生物活性分子的固定化方法都是影响生物传感器性能的关键因素.以石墨电极(GE)为基础电极,基于辣根过氧化物酶(HRP)对H2O2氧化邻苯二胺(OPD)生成2,3-二氨基吩嗪(DAP)反应体系的高效催化作用,研究了HRP固定化技术.分别利用再生丝素、聚乙二醇、壳聚糖包埋固定HRP,并以HRP修饰GE为指示电极,通过电位法测定H2O2浓度,对不同的固定化方法进行评价.结果表明,利用再生丝素包埋法制备的HRP/GE电极对H2O2具有更好响应性能,其工作曲线斜率为54.97,检测下限为8.82×10-8 mol.dm-3,线性范围为3.53×10-7～8.82×10-4 mol.dm-3.所提出的HRP/GE具有制备简单、成本低廉、响应快、灵敏度高等优良性能,具有较好的应用前景.     

3D打印丝素蛋白-Ⅱ型胶原软骨支架

运用三维制图软件Solidworks设计了软骨支架宏观结构,采用3D打印技术和冷冻干燥技术制备了丝素蛋白-Ⅱ型胶原软骨支架。通过实验测试了支架的密度、孔隙率和弹性模量;在支架上接种软骨细胞后,采用MTT法、HE染色和扫描电镜观察3种方法分析了细胞在支架上的增殖和形态。结果显示,丝素蛋白-Ⅱ型胶原软骨支架弹性模量具有率相关性,即随着应变率增加,支架的弹性模量增大;支架的密度和孔隙率分别为(0.086 6±0.008 4)g/cm3和(89.3±3.26)%。支架接种细胞培养7 d后,细胞生长增殖加快;HE染色观察发现,细胞在表层区生长最多,深层区最少;扫描电镜观察发现,支架孔径形状规则,通透性较好,细胞多分布于孔壁表面。     

正交法研究不同因素对SF/PU复合水凝胶抗压性能的影响

IPDI为硬段,PEG、PPG为软段,DMPA、DEG为扩链剂,TEA为中和剂合成了聚氨酯预聚体.以PEG的相对分子质量、-NCO/-OH(n/n)、 PEG/(PEG+PPG)(n/n) 和SF/(SF+PU)(m/m)为4个影响因素设计了四因素四水平正交实验并制备了一系列丝素蛋白/聚氨酯复合水凝胶.采用非限制性压缩试验对水凝胶进行抗压缩性能测试,并通过方差分析法对实验结果进行分析.结果表明PEG的相对分子质量对水凝胶的抗压性能影响最明显.PEG的相对分子质量为600、1 000、2 000、4 000时所制备的丝素蛋白/聚氨酯复合水凝胶的抗压模量均在0.35～1.20 MPa之间.     

丝素在NMMO·H2O中的溶解及溶液流变性能的研究

探讨了丝素在N-甲基吗啉-N-氧化物一水合物(NMMO.H2O)中的溶解行为,结果发现:天然蚕丝纤维脱胶后得到的丝纤维可以直接溶解在NMMO.H2O中,但是很难得到高于10%浓度的溶液,因而无法用于纺丝.而由再生丝素水溶液制得的再生丝素膜则易于溶解在NMMO.H2O中,并可以得到浓度高达25%的再生丝素/NMMO.H2O溶液,在上述研究的基础上,本文还对再生丝素/NMMO.H2O的流变行为进行了初步研究.     

聚乙二醇-丝素共混膜物理性能的研究

不同相对分子质量的聚乙二醇(PEG)以不同比例混入丝素可形成共混丝素膜，并具有良好的拉伸性、透水、透；气、透光性和一定的生物降解与溶解性。实验结果表明：虽PEG和丝素的可混合性稍差，但在一定的透水、透汽性和较好的柔韧性前提下，可达到创面膜的基本要求。     

Fine Structure of Regenerated Silk Fibroin Solids

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＳｉｌｋｆｉｂｒｏｉｎ (Ｂｏｍｂｙｘｍｏｒｉ)ｉｓｔｈｅｐｏｌｙｍｅｒｗｉｔｈｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｃｒｙｓｔａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ,ｓｉｌｋⅠａｎｄｓｉｌｋⅡ[1,2 ] .ＴｈｅｓｐａｃｅｃｏｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｓｉｌｋⅠｔａｋｅｓｏｎｔｈｅｓｈａｐｅｏｆｃｒｏｏｋｅｄｈａｎｄｌｅ ,ｔｈｅｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｆｏｒｍｂｅｔｗｅｅｎα ｓｐｉｒａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄβ ｆｏｌｄｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ,ａｎｄｔｈａｔｏｆｓｉｌｋⅡｉｓａｎｔｉ ｐａｒａｌｌｅｌβ ｆｏｌｄｅ…     

[2—~3H_1]州烷醇-1的合成及其提高蚕叶丝转化率的研究

本文以卅烷酸为原料,经溴化、酯化而得α—溴代卅烷酸甲酯,将酯进行卤氚交换后,用铝锂氢还原氚标记的酯,由此得到[2—~3H_1]卅烷醇—1(~3H—TRIA).用~3H—TRIA 养蚕添食,研究了~3H—TRIA 在蚕体内的分布和消长动态,测量了蚕的丝腺体、消化管和蚕粪的放射性强度.添食18小时后,在五龄蚕第4—6日的丝腺茧体内放射性强度达高峰,并保持稳定状态.用TRIA 养蚕添食,蚕体重、全茧量和层量与对照相比均有显著增加,证实了TRIA 对蚕的生长,促进丝心蛋白合成有显著作用,提高了蚕的叶丝转化率.     

壳聚糖季铵盐在柞丝绸改性整理中的应用

以缩水甘油三甲基氯化铵与壳聚糖为原料,合成水溶性N-（2-羟基3-三甲基）丙基氯化铵壳聚糖（即壳聚糖季铵盐）,将合成的壳聚糖季铵盐以1,2,3,4-丁烷四羧酸为交联剂、次亚磷酸钠为催化剂对柞蚕丝进行整理,对处理前后柞丝绸的性能进行比较研究．结果表明,壳聚糖季铵盐处理后,柞丝绸的抗皱性能、染色性能得到不同程度增强,同时获得良好的抗菌性能．     

高含量再生丝素蛋白水溶液的热性能研究

用差示扫描量热仪(DSC),对不同含量的再生丝素蛋白水溶液(质量分数为12%~42%),以及同一含量不同剪切速率(1 000 s-1和2 000 s-1)下溶液热性能的变化进行了对比研究。结果表明,随着含量的增大,再生丝素蛋白水溶液发生相转变的温度逐渐降低;同样,经剪切后的溶液发生相转变的温度均向低温漂移,且随着剪切作用的加强,向低温的漂移越明显。试验表明,丝素水溶液含量的增加和剪切作用可加速溶液从无规线团或α-螺旋向β-折叠构象的转变速度,且随着剪切速率的提高,构象转变的速度也加快。     

丝素在生物医学领域中的应用

讨论了丝素（silk fibroin,SF)与生物医学领域应用相关的基本性质，以及在生物分析及药物缓释载体，人工器官及组织工程支撑体材料中的应用现状，结论认为：丝素具有固化结晶方式的多样化。易于保持高度生物亲和性以及形成特殊的多孔性网状结构。丝素还具有优良的成膜特性，并且通过与其它一些天然高分子材料的复合与化学改性，可以进一步改善其物理性能，从而适宜于构建新型药物载体与人工器官，同时，针对丝素蛋白在体的生物相容性，在体降解特性方面存在的问题，认为其在体变化机制不仅取决于与之接触体液的化学构成，也与温度，力学环境等生物物理因素有关，因此其在体变化机制是生物力学与生物流变学的因素与生物化学因素协同控制的。