胶原蛋白作为天然生物材料,本质上属于支架类材料,本身抗原性很小。随着生物工程、组织工程的发展,胶原蛋白作为支架类材料的开发也受到更多人的重视。但是天然纯胶原蛋白存在一个致命的缺点,即在单独使用过程中,表现为力学性能差,降解速度过快,因此胶原蛋白在使用过程中受到了极大的限制。纤维素及其衍生物价廉易得、强度高、无毒易降解,常被应用在化工、食品等多种领域。作为另一种天然高分子材料,二者在优缺点上能够互相弥补。本课题以此为基础,制备了不同尺度的纤维素纤维与胶原蛋白共同混合的复合海绵。本课题首先以粘胶纤维为原料,以NO2/CCl4为氧化体系制备了氧化再生纤维素长纤。并通过红外光谱、羧基测定等方法证明其氧化效果。然后以微晶纤维素为原料,选用TEMPO氧化体系对其进行氧化,并通过单一变量控制法确定了氧化反应的最佳条件为:TEMPO为0.05g,Na Br为0.48g,Na Cl O为15m L(过量),反应温度为20℃,反应时间为3h,反应过程中控制反应液p H在10.8,此时氧化得到的纤维素表面羧基含量为18%,与氧化再生纤维素长纤含有羧基量17.76%相差不多。再次以微晶纤维素为原料,采用硫酸酸化的方式制备了纳米晶纤维素,通过改变条件最终确定酸化过程的最优条件为:硫酸浓度为64wt%,反应温度为40℃,反应时间为2h,此时酸化后得到的纤维素为纳米晶纤维素,并通过TEM测试观察到了纳米晶纤维素的形态。再利用上述最佳的TEMPO氧化条件制备氧化纳米晶纤维素,得到的氧化纳米晶纤维素表面的羧基含量为17.24%。初步认为以上三个体系的羧基含量基本相同。然后改变实验变量,通过观察SEM微观形貌确定了再溶胶原的最佳形成条件为:胶原浓度为1%,酸浓度为1%,预冻时间为12h,预冻温度为-20℃。本课题根据添加物质和添加量共构建了五个体系,对添加量和添加物质的尺度分别进行探讨。这五个体系分别为:氧化再生纤维素碎纤/胶原复合海绵、氧化再生纤维素短纤/胶原复合海绵、氧化再生纤维素长纤/胶原复合海绵、氧化微晶纤维素/胶原复合海绵、氧化纳米晶纤维素/胶原复合海绵。将氧化再生纤维素长纤分别剪成1mm碎纤、1cm短纤、5cm长纤,按照不同的添加量进行添加再搅拌均匀。另两个体系分别为微米级别和纳米级别。将这些物质添加后均匀搅拌,冷冻干燥成固定形状的复合胶原海绵。分别对其进行孔径分析、吸水性测试、溶失率测试、力学拉伸和压缩测试、酶解测试等。通过扫描电镜对复合体系的断面进行观察,发现,长纤维很好的嵌在胶原片状结构中或是与胶原丝状物相连接,既紧实了胶原内部结构,又使内部的孔洞增多,增大接触面积,提高了弹性。对于微观纤维素粒子来说,纤维素粒子是以粒子的形态对胶原的连续部分进行增强,当胶原受到外力时,粒子发挥作用,起到转移力的作用而使承力能力增大。对于不同体系来说,当添加量为10%时,都会呈现较好的性能,复合海绵的吸水性由最初的26.75倍下降为15倍,溶失率由纯胶原的3.931%下降为1.345%。而复合海绵所能承受的最大的力由1.31N增大到3N,其压缩测试显示,复合海绵在形变50%时,需要的力由0.482N增大到1.30N,说明复合胶原海绵所能承受的力值增大。最后通过抗酶解能力宏观的观察胶原蛋白在模拟体内环境中的降解情况。