丝胶蛋白/磷酸钙复合材料的制备及其性能研究

【摘要】天然生物矿物具有复杂的组装方式与分级结构，从而使其具有独特的生物学和力学性能，模拟天然生物矿化的过程及机理，合成与天然生物矿化材料在成分、结构、过程控制以及功能表达上均相似的人工材料，是仿生骨修复材料研究的重要内容。丝胶蛋白因其良好的生物相容性和生物可降解性能已成为理想的生物医用材料之一。此外，最近研究表明丝胶蛋白在模拟生物矿化过程中具有调控羟基磷灰石晶体生长的能力；目前对丝胶蛋白仿生矿化的研究有了初步的探索，因此研究丝胶蛋白仿生矿化的机理是有必要的。本课题用乙醇和戊二醛共同处理的方法来制备不溶性丝胶蛋白膜（SSF），对丝胶膜表面进行预处理，研究丝胶膜微结构和模拟体液浓度对丝胶膜矿化性能的影响。采用场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、X射线粉末衍射仪（XRD）、傅立叶变换红外光谱仪（FTIR）等表征手段对丝胶膜及矿化产物进行表征和分析，最后，通过体外细胞培养的方法对复合材料的生物相容性进行评价，结果发现：1）丝胶膜经乙醇和戊二醛处理后在水中具有较好的稳定性，并且在模拟体液中具有较好的矿化能力，在10倍模拟体液（10×SBF）中的矿化能力强于在5倍模拟体液（5×SBF）中，且在10×SBF中主要形成二水磷酸氢钙（DCPD）片状晶体，在5×SBF中形成片状的DCPD和羟基磷灰石（HAP）晶体；2）丝胶膜表面预钙化处理使丝胶膜具有较高的粗糙度和较好的亲水性，并且具有较好的矿化能力，在10×SBF中矿化3h就得到大量DCPD晶体；EDC/NHS处理降低了丝胶膜的亲水性能，降低了磷酸钙的形成速度，且主要形成球簇状晶体；3）MG-63细胞实验表明丝胶蛋白/磷酸钙复合材料具有良好的生物相容性；丝胶膜表面沉积磷酸钙有助于细胞的增殖和分化，且矿化后的SSF和SSF-Ca对细胞增殖的促进作用更加显著。
【作者】章文庆；
【导师】姚菊明；
【作者基本信息】浙江理工大学，材料学，2014，硕士
【关键词】丝胶蛋白；预处理；仿生矿化；模拟体液；磷酸钙；

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