丝素蛋白/硫酸钙骨水泥的制备及其理化性能测试

【摘要】目的：制备丝素蛋白/硫酸钙骨水泥，同时评估丝素蛋白/硫酸钙骨水泥的理化性能。方法：1.通过家蚕丝制备丝素蛋白溶液，并且测得丝素蛋白溶液浓度；2.将浓度为3%、4.5%、6%、7.5%、9%的丝素蛋白溶液与半水硫酸钙粉末混合，按照液固比0.35、0.40、0.45、0.50/及0.55ml/g在22±1℃，湿度40-60%情况下制备丝素蛋白/硫酸钙骨水泥样品，并且测定各组丝素蛋白/硫酸钙骨水泥样品的抗压强度，并与硫酸钙粉末加去离子水以液固比0.35、0.40、0.45、0.50及0.55ml/g固化所得硫酸钙骨水泥的抗压强度作比较；3.根据上述结果选择6%丝素蛋白溶液浓度按液固比0.35、0.40、0.45、0.50及0.55ml/g所得丝素蛋白/硫酸钙骨水泥，并且测定其初凝及终凝时间，与相应的液固比情况下以去离子水为固化液的硫酸钙骨水泥对比；4.选定6%丝素蛋白溶液及液固比0.40mg/l，观察丝素蛋白溶液对硫酸钙骨水泥抗溃散性能的影响；5.X线衍射仪及红外线光谱仪对硫酸钙骨水泥及丝素蛋白/硫酸钙骨水泥的固化产物晶体结构进行表征，扫描电镜观察横断面表面形貌。6.SF/CSC浸提液培养大鼠骨髓间充质干细胞干细胞，观察细胞活性。结果：1.XRD结果显示丝素蛋白/硫酸钙骨水泥在2θ角25.5°有特征性衍射峰，在30°-40°范围内，所得衍射峰均较窄且较密集，表明所得丝素蛋白/硫酸钙复合物中二水硫酸钙相结晶度较高，且有丝素蛋白相表达及新的晶型出现。丝素蛋白/硫酸钙骨水泥的FTIR图示：丝素蛋白使硫酸钙的特征峰变宽和减弱，且在3410、1380、1384cm-1附近的吸收峰代表了丝素蛋白中的氨基酸基团，在3547、3484、2243、2135和669cm-1等处的峰与硫酸钙图谱中波峰相似，只是有的峰位置发生了略微的移动，而有的峰由于叠加过程中由于相互作用变得较弱。在所得图谱中，没有新峰出现，这表明丝素蛋白/硫酸钙复合体系的特征峰是两者的简单叠加，它们之间存在一定的相互影响，但没有发生化学反应。2.电镜观察显示：硫酸钙呈棒状分布在丝素蛋白中，随着丝素蛋白溶液浓度逐渐增加时，分布越来越均匀且紧密，当丝素蛋白浓度达到6%时，硫酸钙呈短棒状，成簇聚集。硫酸钙的晶型发生改变。3.以去离子水固化硫酸钙骨水泥组抗压强度约为27Mpa，丝素蛋白/硫酸钙骨水泥组抗压强度约为33Mpa（p＜0.05）随着丝素蛋白溶液浓度增加，丝素蛋白/硫酸钙复合骨水泥（SF/SCS）抗压强度逐渐增加，但当丝素蛋白溶液浓度达到6%时，抗压强度反而逐渐降低。SF/CSC随着液固比增加，抗压强度增加，当液固比达到0.40ml/g时，抗压强度反而下降；4.SF/CSC骨水泥初凝及终凝时间随液固比的增加而逐渐延长，同时丝素蛋白溶液的加入使初凝时间及终凝时间较去离子水固化硫酸钙骨水泥组时间均延长，有统计学意义（p＜0.05）5.6%丝素蛋白溶液以液固比0.40ml/g制得丝素蛋白/硫酸钙骨水泥组的抗溃散性能优于以去离子水固化硫酸钙骨水泥组。6.SF/CSC浸提液培养大鼠骨髓间充质干细胞时，采用MTT法检测细胞活性，证实SF/CSC具有细胞相容性。结论：1、在硫酸钙骨水泥中以液固比0.40ml/g加入6%的丝素蛋白溶液，能显著提高丝素蛋白/硫酸钙骨水泥的抗压强度；硫酸钙骨水泥中加入丝素蛋白溶液能明显延长初凝及终凝时间，有望用于椎体（后凸）成形术。2、SF/CSC浸出液培养大鼠骨髓间充质干细胞时，未表现出细胞毒性，具有良好的细胞相容性，可为进一步体内实验提供依据。
【作者】朱海；
【导师】杨惠林；
【作者基本信息】苏州大学，骨外科学，2014，硕士
【关键词】丝素蛋白；硫酸钙；抗压强度；凝固时间；

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