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。     

丝素蛋白在组织工程中的应用

丝素蛋白作为一种具有优良生物相容性的天然高分子材料在生物医用领域有着广泛的应用,着重阐述了丝素蛋白在组织工程领域中应用研究的最新进展。     

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.     

丝素蛋白/聚氨酯两性水凝胶的制备及性能研究

采用2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)和N-甲基二乙醇胺(MEDA)分别作为阴、阳离子型扩链剂,在聚氨酯(PU)预聚体结构上先后引入两种离子型的亲水基团,再将制得的聚氨酯预聚体与丝素蛋白(SF)水溶液混合交联,得到SF/PU两性水凝胶.通过衰减全反射(ATR)、扫描电子显微镜(SEM)表征其结构、微观形貌及多孔结构.结果表明:制备出的SF/PU两性水凝胶具有明显的孔洞结构,孔径分布在15μm左右.通过测试在不同条件下的吸水溶胀比(SR)和平衡溶胀含水量(EWC),分析了两性水凝胶的溶胀动力学机理.通过万能实验拉力机测试了两性水凝胶的机械性能,当SF/PU比例为65/35时,水凝胶材料的压缩强度达到最大值,为0.577 MPa;当SF/PU为50/50时水凝胶有着最大变形率,为85.8%.     

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。     

丝素蛋白纤维的接枝聚合（Ⅱ）：无引发剂存在时丝素蛋白纤…

研究了无引发剂存在时丝素蛋白纤维与烯类单体的接枝聚合反应，与四价铈盐引发的接枝聚合相比，无外加引发剂存在时的接枝聚合，可以获取高得多的接枝率和单体的接枝效率，这种接枝聚合方法是丝素蛋白纤维的一种更为有效的改性方法，接枝０．６％２－羟基－４－丙烯酰氧二苯酮（ＨＡＯＰＢ）的丝蛋白纤维，其热稳定性及紫外稳定性均得了到显著的改善，但力学性能没有下降。     

丝素蛋白/氨基氧化石墨烯复合水凝胶的制备及性能研究

本文采用京尼平交联方法,制备了不同氨基氧化石墨烯含量的丝素蛋白复合水凝胶.对该复合水凝胶的抗压力学性能、溶胀性、磷酸缓冲盐溶液(phosphate buffer saline,PBS)稳定性、电导率以及循环伏安曲线检测表明,氨基氧化石墨烯能够显著改进丝素蛋白复合水凝胶的弹性、PBS溶液中的稳定性以及导电性.该研究将促进...     

丝素蛋白纤维的接枝聚合（Ⅱ）──无引发剂存在时丝素蛋白纤维接枝烯类单体

研究了无引发剂存在时丝素蛋白纤维与烯类单体的接枝聚合反应．与四价铈盐引发的接枝聚合相比，无外加引发剂存在时的接枝聚合，可以获取高得多的接枝率和单体的接技效率．这种接枝聚合方法是丝素蛋白纤维的一种更为有效的改性方法．接枝０．６％２－羟基－４－丙烯酰氧二苯酮（ＨＡＯＢＰ）的丝素蛋白纤维，其热稳定性及紫外稳定性均得到了显著的改善，但力学性能没有下降．     

丝素蛋白/聚乙二醇薄膜结构性质和药物释放研究

以溶液浇注法制备丝素蛋白/聚乙二醇(PEG)混合薄膜,利用傅里叶红外光谱(FT-IR)和差示扫描量热(DSC)分析薄膜材料结构的变化及对其力学性能和溶解性的影响,并以罗丹明B为模型药物构建药物缓释体系,分析罗丹明B从混合薄膜中释放的动力学,探讨利用PEG调节丝素蛋白材料的药物释放性能的可能性。结果显示,PEG与丝素蛋白具有良好的相容性,在作为增塑剂的同时引起丝素蛋白由无规卷曲向β-折叠结构的转变,可以在不同程度上调节混合薄膜的力学性能、耐水性和药物缓释性能。随着PEG含量的增加,丝素蛋白/PEG混合薄膜的拉伸强度和断裂延长率先增加后减小,分别于CPEG为10%和20%附近达到最大值,而在水中的溶失率的变化规律与拉伸强度刚好相反,在CPEG为10%附近达到最小值。与纯丝素蛋白薄膜相比,添加PEG极大延缓了药物模型分子罗丹明B的释放。罗丹明B的释放属于非典型Fickian扩散机理,混合薄膜中丝素的silkⅡ结晶和非结晶区域具有不同的药物释放特征,增加PEG添加量造成罗丹明B释放常数k的下降和扩散指数n的增加。     

多孔丝素蛋白材料及其在生物医学领域研究新进展

丝素蛋白因其独特的机械性能和理化性质、良好的生物相容性和可调控的生物降解性,并且物美价廉,在组织工程领域得到越来越多的研究和应用。本文就丝素蛋白多孔材料作为一种优良的组织工程支架材料,在药物载体、人工皮肤、骨、软骨、人工肌腱和韧带等生物医学领域的最新研究进展做一综述。     

骨髓间充质干细胞三维培养--构建工程组织

骨髓间充质干细胞因其可获得性、可扩增性和可多向分化性,是理想的组织工程种子细胞,用于构建工程组织。实现这一目标的主要障碍在于如何在体外模拟生理环境培养骨髓间充质干细胞,因此,研究并改进骨髓间充质干细胞体外三维培养至关重要。对近年来骨髓间充质干细胞作为组织工程种子细胞的培养方式、培养系统以及培养中的环境因素加以评述。     

纳米HAP/CPP/PLLA骨组织工程支架复合材料降解特性

现有支架材料的降解速率与骨细胞生长、繁殖速率不匹配,在降解过程中支架材料的强度、刚度衰减速率与成骨速率不匹配,支架材料在体内降解的酸性副产物会引起炎症反应.为克服以上困难,采用溶媒浇铸、颗粒滤取与气体发泡相结合的方法制备出纳米HAP/CPP/PLLA骨组织工程支架复合材料;选用生理盐水作为模拟体液进行降解实验,测试该支架复合材料的降解性能,用扫描电子显微镜对其在不同降解时期的微观结构进行观察.结果表明:纳米HAP/CPP/PLLA支架复合材料在降解过程中具有三维、连通、微孔网状结构,并具有良好的降解性能和生物相容性,是比较理想的骨组织工程支架材料.     

一种新型骨组织工程材料——CPP纤维的制备和性能

采用化学成分与人体骨矿物质相近的磷酸钙为主要原料,通过添加适量的稳定剂、阻降剂研制出具有可控降解速率的聚磷酸钙纤维。测试了聚磷酸钙纤维的力学性能、降解性能、毒理学性能和生物相容性能,讨论了聚磷酸钙纤维的降解机理。     

用于软骨下骨修复的镁基支架

骨关节炎（osteoarthritis,OA）作为一种可以导致残疾的退行性疾病,常累及软骨下骨。受损的关节软骨和软骨下骨很难自愈,用于功能修复的组织工程支架是一种有前途的治疗方法。近年来,镁合金因其良好的机械和生物学性能被视为可降解多孔支架有希望的候选者。然而,目前对于适用于软骨下骨缺损修复的镁基支架的结构设计和优化方案还没有定论。归纳了镁合金用于骨软骨支架的研究进展,包括多孔支架的制造方法;添加合金元素和表面改性的优化策略;参数化与非参数化的结构设计;镁基支架的机械、降解和生物学性能及其影响因素。讨论了未来研究的潜在方向。旨在为多孔镁基支架的开发和临床应用提供参考。     

牛松质骨脱细胞骨细胞外基质的制备

为寻找适合骨移植的骨组织替代物．脱细胞骨细胞外基质（Acellular bone extracellular matrix,ABECM）制备最佳方法。方法：根据析因设计原理用不同浓度曲拉通X-100液分别与高渗和低渗液联合后对牛肱骨上端松质骨组织进行适当的脱细胞处理．制成脱细胞牛松质骨,再进行HE染色,Massion染色及扫描电镜观察,寻求最佳的曲拉通X-100的浓度,脱细胞时间及最佳的制备脱细胞牛松质骨的方法。结果表明：10％氯化钠与0．5％曲拉通X-100联合处理48小时的脱细胞牛松质骨未见细胞成分,细胞外基质基本结构未被破坏。由此可见本方法可以成功的制备ABECM,曲拉通X-100是制备ABECM良好试剂,ABECM是一种新型的理想的骨替代物,有广泛的应用前景。     

Towards a Medium/High Load-Bearing Scaffold Fabrication System

This paper describes fabrication of scaffolds for load-bearing applications, with primary consideration from the manufacturing perspective. An extrusion device, inspired by the FDM process, was used to create scaffolds from a variety of different polymeric materials and mixtures. The effectiveness of these scaffolds to host cells for bone regeneration has been investigated. This ongoing work has generated significant insight into the future direction of research and the possibilities of developing scaffolds for medium/high load-bearing applications.     

骨组织工程支架渐变孔洞的设计

根据自然骨组织的微观结构特点,建立了一种圆柱状骨支架模型,它由圆环骨板、变截面圆杆和变截面孔洞组成.其中变截面圆杆将圆环骨板连接起来,变截面孔洞使骨板连通.通过胞元力学模型分析得出,胞元旋转角度呈0°排列较好;当圆杆和孔的直径减少和数量相应增加时,胞元的最大等效应力相应减小.