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基于丝素蛋白/壳聚糖的肝组织工程支架材料研究

作　者: 佘振定
导　师: 冯庆玲
学　校: 清华大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 肝组织工程丝素蛋白壳聚糖支架材料抗凝血
分类号: R318.08
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

丝素蛋白和壳聚糖均为天然生物材料,原料易得,生物相容性好。但丝素蛋白支架成型困难,抗凝血性较差;壳聚糖支架则降解较快,在水溶液里难以稳定存在。本研究将丝素蛋白与壳聚糖复合,希望通过强烈的氢键作用,改善其理化性能,开发出适合于肝组织工程领域的丝素蛋白/壳聚糖复合支架材料。丝素蛋白冷冻干燥后易自发形成层片状结构。通过控制温度、浓度、搅拌时间等参数,用冷冻干燥的方法首次成功获得了均质三维多孔的丝素蛋白/壳聚糖支架材料。壳聚糖可以促进丝素蛋白由无规卷曲/α-螺旋向β-折叠的转变,壳聚糖的含量越高,这种转变越明显。对丝素蛋白支架的层片状结构向丝素蛋白/壳聚糖支架的三维多孔结构的转变,提出了丝素蛋白与壳聚糖的自组装模型。为了考察丝素蛋白/壳聚糖支架的降解性和在水溶液中的稳定性,进行了为期8周的体外降解实验。该支架可以在长达6周的降解时间里保持多孔网络结构,降解速率相对平稳,降解液pH值接近中性,且支架的溶胀性保持稳定。丝素蛋白/壳聚糖支架的细胞相容性和组织相容性良好。该支架能促进HepG2细胞和原代肝细胞的存活和黏附,可以为细胞提供一个开放的生长环境,促进细胞向支架内部生长,并保证足够的营养和气体交换。支架植入大鼠皮下和大网膜4周的结果表明,其组织相容性较好,仅引起轻微的炎症反应,且体内降解速率适当,在植入4周后仍能保持多孔结构。在温和的环境下,将肝素引入到丝素蛋白/壳聚糖溶液里,成功制备了含有肝素的丝素蛋白/壳聚糖支架。该支架保持了多孔结构,具有很好的亲水性和力学性能,而且没有细胞毒性。肝素的加入使得丝素蛋白/壳聚糖支架的抗凝血性显著增强,成为可以长期保持肝素活性的有效的肝素缓释系统。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-11
第1章绪论  11-40
  1.1 组织工程概述  11-12
  1.2 肝组织工程支架材料  12-15
    1.2.1 肝组织工程对支架材料的基本要求  13-14
    1.2.2 肝组织工程支架材料的研究进展  14-15
  1.3 丝素蛋白  15-25
    1.3.1 丝素蛋白的组成和结构  15-17
    1.3.2 丝素蛋白的性质  17-18
    1.3.3 丝素蛋白作为组织工程支架材料的研究  18-23
    1.3.4 丝素蛋白支架材料的缺点和改进方法  23-25
  1.4 壳聚糖  25-37
    1.4.1 概述  25-27
    1.4.2 壳聚糖作为组织工程支架材料的研究  27-36
    1.4.3 壳聚糖支架材料的缺点和改进方法  36-37
  1.5 丝素蛋白/壳聚糖复合生物材料的研究进展  37-39
  1.6 本论文的研究内容  39-40
第2章丝素蛋白/壳聚糖支架材料的制备与表征  40-58
  2.1 引言  40-41
  2.2 实验部分  41-43
    2.2.1 实验材料与试剂  41
    2.2.2 丝素蛋白溶液的提取  41-42
    2.2.3 丝素蛋白/壳聚糖支架的制备  42
    2.2.4 扫描电镜观察（SEM）  42
    2.2.5 X 射线衍射（XRD）  42
    2.2.6 红外光谱（FTIR）  42-43
    2.2.7 力学性能测试  43
    2.2.8 孔隙率测试  43
    2.2.9 溶胀率测试  43
    2.2.10 统计分析  43
  2.3 结果与讨论  43-57
    2.3.1 丝素蛋白/壳聚糖支架材料的制备  43-44
    2.3.2 形貌  44-45
    2.3.3 结构分析  45-49
    2.3.4 机械性能  49-51
    2.3.5 孔隙率  51-52
    2.3.6 溶胀率和吸水率  52
    2.3.7 丝素蛋白/壳聚糖自组装模型  52-57
  2.4 本章小结  57-58
第3章丝素蛋白/壳聚糖支架材料的降解性能研究  58-66
  3.1 引言  58
  3.2 实验部分  58-60
    3.2.1 实验材料与试剂  58
    3.2.2 丝素蛋白/壳聚糖支架材料样品的制备  58
    3.2.3 降解溶液的配制及实验准备  58-59
    3.2.4 降解实验过程  59
    3.2.5 扫描电镜观察（SEM）  59
    3.2.6 X 射线衍射（XRD）  59
    3.2.7 红外光谱（FTIR）  59
    3.2.8 降解液pH 值测试  59
    3.2.9 降解率及湿态/干态重量比测试  59-60
    3.2.10 统计分析  60
  3.3 结果与讨论  60-65
    3.3.1 降解过程中支架材料的形貌变化  60-61
    3.3.2 降解过程中的结晶性变化  61-62
    3.3.3 降解液的pH 值变化  62-63
    3.3.4 降解过程中的重量变化  63-64
    3.3.5 降解过程中的溶胀性变化  64-65
  3.4 本章小结  65-66
第4章丝素蛋白/壳聚糖支架材料的生物相容性研究  66-80
  4.1 引言  66
  4.2 实验部分  66-70
    4.2.1 实验材料与试剂  66-67
    4.2.2 样品制备  67
    4.2.3 HepG2 细胞培养  67-68
    4.2.4 原代小鼠肝细胞培养  68-70
    4.2.5 大鼠皮下与大网膜植入  70
  4.3 结果与讨论  70-79
    4.3.1 HepG2 细胞培养  70-74
    4.3.2 原代小鼠肝细胞培养  74-75
    4.3.3 大鼠皮下与大网膜植入  75-79
  4.4 本章小结  79-80
第5章丝素蛋白/壳聚糖/肝素共混支架材料的研究  80-97
  5.1 引言  80
  5.2 实验部分  80-85
    5.2.1 实验材料与试剂  80
    5.2.2 样品制备  80-81
    5.2.3 扫描电镜观察（SEM）  81
    5.2.4 X 射线衍射（XRD）  81
    5.2.5 红外光谱（FTIR）  81-82
    5.2.6 热失重分析（TGA）  82
    5.2.7 力学性能测试  82
    5.2.8 孔隙率测试  82
    5.2.9 溶胀率和吸水率测试  82-83
    5.2.10 肝素缓释测试  83
    5.2.11 体外抗凝血性测试  83-84
    5.2.12 原代小鼠肝细胞培养  84
    5.2.13 统计分析  84-85
  5.3 结果与讨论  85-96
    5.3.1 形貌  85-86
    5.3.2 结构  86-88
    5.3.3 热失重  88-89
    5.3.4 力学性能  89-91
    5.3.5 孔隙率  91-92
    5.3.6 亲水性  92-93
    5.3.7 肝素缓释  93-94
    5.3.8 抗凝血性  94-95
    5.3.9 细胞毒性  95-96
  5.4 本章小结  96-97
第6章结论  97-99
参考文献  99-115
致谢  115-116
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  116

基于丝素蛋白/壳聚糖的肝组织工程支架材料研究

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