改性丝素蛋白仿生诱导丝素蛋白/羟基磷灰石合成

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天然大分子的丝素蛋白具有独特的机械性能,生物活性及良好的生物相容性,且植入人体内不会产生免疫反应等特性。丝素蛋白膜可以诱导无机矿物盐离子在其表面沉积,如在人体仿生环境下诱导碳酸钙、羟基磷灰石等晶体的形成,并且矿化后的复合材料是一种良好的骨移植材料。因此,此类生物材料在骨移植中得到了更广泛的应用。羟基磷灰石是动物体内骨组织中无机相的主要成分并且具有生物相容性、生物活性、骨传导性及诱导细胞分化增殖等优良的功能和特性。但是,单一的羟基磷灰石韧性差,在临床医学上的应用受到了一定的限制。因此,很多研究者将目光转向将羟基磷灰石与其它生物大分子进行复合的研究,综合两者的优点,使之在骨移植领域中得到更广泛的应用。本论文主要研究改性膜为生物有机模板仿生诱导丝素蛋白/羟基磷灰石合成。并系统的研究了修饰剂用量、修饰时间及预钙化温度对所得复合材料的表面形貌和钙磷摩尔比的影响。首先,研究的是对苯二甲酰氯改性丝素蛋白膜仿生诱导丝素蛋白/羟基磷灰石合成。通过改变修饰剂用量和预钙化温度两个因素探讨所得的复合材料在结构和形貌上变化。与未改性丝素蛋白膜仿生诱导羟基磷灰石相比,表面形貌发生了明显的变化,由原来光滑的球型结构向三维孔洞结构转变。其次,首次采用了异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和二羟甲基丙酸(DMPA)改性丝素蛋白膜仿生诱导丝素蛋白/羟基磷灰石合成。IPDI和DMPA对颗粒的大小和表面形貌起到了重要作用。对复合材料进行了测试表征,FTIR和ICP分析复合材料的组成,数据结果表明复合材料中的无机盐主要是羟基磷灰石,且材料中的钙磷摩尔比非常接近羟基磷灰石中钙磷摩尔比,与人体骨组织中的钙磷摩尔比非常相近;XRD和SEM分析复合材料的形貌和结晶度,结果表明该方法制备的复合材料结晶度较低,且随着修饰量的增加、预钙化的温度升高和修饰时间的延长其晶体沿c轴取向生长,且磷酸盐以自组装形式沉积在模板表面,表面形貌也由球形结构向三维多孔结构转变。以上分析结果得知,仿生矿化制备的磷灰石晶体与人体本身矿化合成的矿物盐极为相似。因此,仿生合成法制备丝素蛋白/羟基磷灰石复合材料有望成为理想骨组织的移植材料。综上所述,本论文以改性丝素蛋白为模板,钙磷离子在改性丝素蛋白膜模板的精确调控和指导下,在表面成核、沉积结晶,最终形成改性丝素/羟基磷灰石复合材料,且羟基磷灰石晶体在其表面沿c轴取向生长。所制备的复合生物材料在组成、结构上及形貌上与天然骨相似。本论文的创新性研究成果:通过化学改性方式引入羧基来进一步仿生诱导合成三维多孔复合材料,补充了三维多孔复合材料合成方法,在生物性能方面有待于进一步研究探讨。
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