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聚膦腈/明胶骨组织工程支架材料的研究

作　者: 蔡绒
导　师: 蔡晴
学　校: 北京化工大学
专　业: 化学
关键词: 聚膦腈明胶复合材料支架生物矿化多肽凝胶自组装 β-折叠氢键作用
分类号: R318.08
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

第一部分聚膦腈/明胶骨组织工程材料的制备及其性能研究生物材料因其具有良好的生物相容性和生物可降解性被广泛地应用于人工器官、组织工程、药物控制释放等领域,并且随着生物材料种类的不断扩宽,其应用和研究领域也不断扩大。由于单一材料各个性能方面的差异和缺陷,现在生物材料的发展方向主要为合成聚合物和天然大分子复合,以及合成无机陶瓷材料和天然大分子的复合。合成材料和天然大分子都不可避免的存在各种性能的缺陷,因此,想要得到理想的组织工程支架材料,一般都要对其进行物理或者是化学的改性处理,而复合生物材料的出现给生物材料的制备和研究带来了解决方法,合成材料和天然材料通过复合可以平衡各组分特有的理化性能,从而得到综合性能优异的材料。本研究合成了两类可降解的聚膦腈大分子,并通过两种不同的方法与明胶进行共混或交联.首先,利用静电纺丝技术制备了不同比例的聚膦腈/明胶复合纳米纤维膜,采用传统的和改进的5倍模拟体液(5SBF)研究了不同比例的聚膦腈/明胶复合纳米纤维膜的生物矿化性能。研究发现,材料在传统的5SBF (t-5SBF)溶液中的矿化速率比在改进的5SBF (i-5SBF)溶液中矿化速率要快,但是在i-5SBF中形成的羟基磷灰石(HA)的晶型要更加的完善。在i-5SBF中前期生成以透钙磷石(DCPD)为主的矿化层,随着时间的延长,DCPD逐步向羟基磷灰石(HA)转化。实验证实聚膦腈/明胶的复合纳米纤维膜比单一的聚膦腈的纤维膜具有更好的生物活性和亲水性,比单一的明胶纤维膜具有更好的结构稳定性。本文还尝试了通过在聚膦腈分子上引入丙烯酸酯不饱和键,以及在明胶分子中引入巯基,利用迈克尔加成反应,拟得到一种大分子交联的新型聚膦腈/明胶支架材料,由此解决小分子交联明胶可能带来的生物相容性和明胶支架遇水稳定性差的问题。第二部分多肽自组装水凝胶的合成源于自然界中广泛存在的蛋白质的自组织现象,近年来多肽的自组装逐渐成为材料学和生物医学领域的研究热点。通过合理调控多肽分子的结构以及改变外界的环境,多肽分子可以利用氢键、疏水作用、静电作用等非共价键力自发或者触发地自组装形成形态与结构特异的组装体。由于多肽自身具有良好的生物相容性和可控的降解性能,利用多肽自组装技术构建的各种功能材料在药物控制释放、组织工程支架以及生物矿化等领域内有着巨大的应用前景。本研究设计并合成了一种新的具有两亲性的多肽序列SASL16,引入了丝氨酸(serine)作为极性组分的这条多肽分子能够在水溶液和有机溶液中自组装形成凝胶。这种凝胶是具有β-sheet二级结构的多肽纳米纤维经过自组装形成的,其主要的推动力是丝氨酸侧基上的羟基之间的氢键作用。

全文目录

第一部分聚麟睛/明胶骨组织工程材料的制备及其性能研究  4-63
  摘要  4-6
  ABSTRACT  6-9
  符号说明  9-14
  第一章绪论  14-30
    1.1 组织工程  14-16
      1.1.1 组织工程的概念  14
      1.1.2 组织工程支架  14-16
    1.2 生物材料  16-23
      1.2.1 概述  16-18
      1.2.2 明胶  18
      1.2.3 聚膦腈  18-23
    1.3 生物矿化  23-25
      1.3.1 生物材料的生物活性问题  23-24
      1.3.2 生物矿化  24-25
      1.3.3 模拟体液(SBF)  25
    1.4 迈克尔加成反应  25-29
      1.4.1 迈克尔加成反应的定义  26
      1.4.2 迈克尔加成反应的机理  26-27
      1.4.3 杂原子亲核试剂的迈克尔加成反应  27-28
      1.4.4 迈克尔加成反应的在生物医学中的应用  28-29
    1.5 研究课题的提出及意义  29-30
  第二章聚膦腈/明胶复合纤维的生物矿化行为研究  30-46
    2.1 前言  30
    2.2 实验部分  30-35
      2.2.1 实验原料  30-31
      2.2.2 实验仪器  31-32
      2.2.3 实验路线  32-33
      2.2.4 实验方法  33-34
      2.2.5 材料的表征  34-35
    2.3 结果与讨论  35-45
      2.3.1 PAGP的结构  35
      2.3.2 不同比例PAGP/明胶电纺纤维的形貌变化  35-38
      2.3.3 PAGP/明胶交联前后形貌对比  38
      2.3.4 5SBF不同条件下溶液pH值随时间的变化  38-40
      2.3.5 明胶纳米纤维膜在不同矿化条件下的表面形貌  40-41
      2.3.6 不同比例PAGP/明胶纳米纤维膜在i-5SBF溶液中的矿化情况  41-45
    2.4 小结  45-46
  第三章化学交联聚膦腈和明胶骨支架材料的研究  46-58
    3.1 前言  46
    3.2 实验部分  46-51
      3.2.1 实验原料  46-47
      3.2.2 实验仪器  47-48
      3.2.3 实验路线  48-49
      3.2.4 实验方法  49-51
      3.2.5 材料的表征  51
    3.3 结果与讨论  51-56
      3.3.1 PHGP的化学结构  51-53
      3.3.2 明胶氨基的取代度和巯基的取代度  53-54
      3.3.3 PHGP/明胶支架材料的制备和结构表征  54-56
    3.4 小结  56-58
  第四章总结  58-60
  参考文献  60-62
  致谢  62-63
第二部分多肤自组装水凝胶的合成  63-98
  摘要  63-64
  ABSTRACT  64-70
  第一章绪论  70-78
    1.1 多肽  70-75
      1.1.1 多肽的结构  70-72
      1.1.2 多肽合成的基本原理  72-73
      1.1.3 多肽的固相合成  73-74
      1.1.4 多肽在生物医学上的应用  74-75
    1.2 分子自组装  75-77
      1.2.1 多肽自组装的机理  76-77
    1.3 研究课题的提出及意义  77-78
  第二章实验部分  78-82
    2.1 实验材料  78
    2.2 实验仪器  78-79
    2.3 实验方法  79-80
      2.3.1 SASL16多肽链的合成  79-80
      2.3.2 SASL16不同溶剂体系中凝胶的制备  80
    2.4 材料的表征  80-82
  第三章结果与讨论  82-92
    3.1 SASL16的化学结构  82-83
    3.2 SASL16水凝胶体系的研究  83-87
      3.2.1 不同浓度对SASL16二级结构的影响  84-85
      3.2.2 不同pH值对SASL16二级结构的影响  85-86
      3.2.3 SASL16水凝胶的表面形貌  86-87
    3.3 SASL16凝胶有机溶剂体系的研究  87-92
      3.3.1 不同浓度对SASL16二级结构的影响  87-88
      3.3.2 不同pH值对SASL16二级结构的影响  88-89
      3.3.3 不同溶剂中SASL16多肽  89-92
  第四章结论  92-94
  参考文献  94-96
  致谢  96-98
研究成果及发表的学术论文  98-100
作者简介  100-102
导师简介  102-103
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  103-104

聚膦腈/明胶骨组织工程支架材料的研究

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