柔韧丝素基凝胶的快速制备及其性能研究
水凝胶是一类重要的生物材料，其中，丝素蛋白（SF）水凝胶在药物控释、体外细胞培养和组织工程等生物医学领域已取得了重大进展。然而，丝素基水凝胶目前还存在着制备流程长、过程繁杂、韧性差等一系列问题。因此，制备一种高效短流程且具有优异生物学性能、韧性和体内外降解的生物医用水凝胶成为迫切需要。本文以CaCl2-Fa溶解体系溶解丝素纤维，在此基础上引入透明质酸（HA），制备出新型丝素水凝胶，研究了丝素基水凝胶的制备条件与结构和性能之间的关系，通过体外细胞实验研究了该水凝胶的细胞相容性。 首先，以CaCl2-Fa溶解体系溶解丝素纤维制备出丝素水凝胶，系统地研究了该凝胶的结构与理化性能。结果表明，CaCl2-Fa溶解体系可高效快速地制备水凝胶；丝素浓度越高，凝胶成型时间缩短，成型性好；凝胶以无规结构和β-折叠结构为主，内部为致密的孔结构，孔径仅在几十纳米到几百纳米之间；随丝素浓度升高，压缩后发生形变所需应力及杨氏模量均增大，丝素浓度为15.0wt%凝胶的平均杨氏模量可达到2.21±0.03MPa，形变量为80%时的平均压缩应力达到1.55±0.25MPa。 其次，为改善CaCl2-Fa丝素水凝胶的柔韧性，在SF凝胶的基础上，引入HA制备出不同比例的SF/HA共混凝胶，并系统地研究了共混凝胶的结构和理化性能。结果表明，SF/HA共混凝胶的孔径约为50~100μm，孔与孔之间及孔壁上有微纳米纤维附着；共混凝胶以无规结构和β-折叠结构为主，且β-折叠含量略高于SF凝胶；共混凝胶具有强吸水性，其吸水能力是自身重量的1000倍以上（SF/HA=60/40吸水率约为1250%）；共混凝胶具有良好的韧性，弯曲打结而凝胶不被破坏，对其施加外力，撤去外力后凝胶可恢复至初始状态；共混凝胶（SF/HA=60/40）的杨氏模量为0.42±0.07MPa，形变量为80%时的平均应力仅为0.37±0.03MPa；共混凝胶的降解速率可调，其中，SF/HA=70/30凝胶在胶原酶溶液中降解21d后质量剩余率约为65%；成纤维细胞在共混凝胶上可粘附增殖，具有良好的细胞相容性。 通过本文的研究，提出了一种高效短流程制备柔韧丝素基凝胶的方法，该凝胶具有良好的细胞相容性且降解速率可调，为丝素蛋白水凝胶在生物领域的应用提供了理论基础。
丝素水凝胶;透明质酸;丝素纤维;降解速率;生物相容性
武汉纺织大学
硕士
纺织工程
闫书芹;张强
2019
中文
TQ427.26
2020-03-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）