發(fā)布時(shí)間：2017-10-26 17:17

  本文關(guān)鍵詞：多孔角蛋白復(fù)合骨支架材料的制備與性能研究

  更多相關(guān)文章： 角蛋白 人發(fā)晶須 六鈦酸鉀 羥基磷灰石 多孔支架 復(fù)合骨材料 生物相容性

【摘要】：人發(fā)纖維含有大量角蛋白,角蛋白具有良好的生物相容性、可降解性和低免疫性,可用于制備多種組織工程材料。具有一定硬度和孔隙度的骨修復(fù)支架材料是骨組織創(chuàng)傷修復(fù)的重要媒介。但純角蛋白再生材料脆性大,不符合人工骨材的基本力學(xué)性能需求。本文將具有不同微米尺度的增強(qiáng)體與角蛋白溶液相復(fù)合,嘗試制備具有高孔隙率和較好力學(xué)性能的多孔角蛋白復(fù)合支架,對開發(fā)新型角蛋白基復(fù)合人工骨修復(fù)材料作出有益探索。本文采用還原法提取角蛋白,并對其分子量和提取率進(jìn)行了測試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法能夠獲得較為完整的角蛋白大分子,且提取率可達(dá)66.34%。根據(jù)人發(fā)纖維的多級原纖結(jié)構(gòu),可將其逐步分離成微小的“纖維”,最終得到長度在20μm—40μm之間,直徑為05μm-2μm的巨原纖晶須。該人發(fā)晶須保留了人發(fā)纖維的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)和角蛋白大分子的完整結(jié)構(gòu),具有良好了力學(xué)性能和各向異性結(jié)構(gòu)特征,將其作為增強(qiáng)體與角蛋白溶液混合制成角蛋白含量更高的人發(fā)晶須/角蛋白復(fù)合支架。本文還選用與人發(fā)晶須尺寸相似的六鈦酸鉀和具有良好生物相容性的羥基磷灰石作為增強(qiáng)體,通過冷凍干燥技術(shù)制備出六鈦酸鉀/角蛋白復(fù)合支架和羥基磷灰石/角蛋白層狀多孔復(fù)合支架。為了進(jìn)一步提高羥基磷灰石/角蛋白層狀多孔復(fù)合支架的力學(xué)性能,將其浸泡在PBS溶液中進(jìn)行增強(qiáng)處理,經(jīng)過二次凍干得到羥基磷灰石/角蛋白增強(qiáng)多孔復(fù)合支架。對上述三種復(fù)合支架的截面形貌、孔隙率、力學(xué)性能、紅外光譜和X射線衍射進(jìn)行分析研究,發(fā)現(xiàn)復(fù)合支架的孔隙率隨著角蛋白溶液濃度的增大而減小。與純角蛋白支架相比,三種復(fù)合支架都體現(xiàn)了更優(yōu)的力學(xué)性能,其中羥基磷灰石/角蛋白增強(qiáng)多孔復(fù)合支架的力學(xué)性能最優(yōu),壓縮強(qiáng)度最大為757KPa,基本滿足松質(zhì)骨壓縮強(qiáng)度最低為0.8MPa的要求。FTIR分析結(jié)果表明,經(jīng)PBS溶液增強(qiáng)處理后的羥基磷灰石/角蛋白增強(qiáng)多孔復(fù)合支架中,P043-的特征峰越來越明顯,這說明支架在浸泡過程中不斷的從PBS溶液中吸收并沉積更多的磷酸根離子,從而促進(jìn)了磷酸鹽的生長。最后,通過吸水性、溶脹性、降解性和細(xì)胞培養(yǎng)對羥基磷灰石/角蛋白增強(qiáng)多孔復(fù)合支架的生物學(xué)性能進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,羥基磷灰石/角蛋白增強(qiáng)多孔復(fù)合支架具有良好的親水性能,最大溶脹率僅為32%,在胰蛋白酶溶液中7天后的降解率為31.4%。將3T3細(xì)胞種植在復(fù)合支架進(jìn)行體外培養(yǎng),結(jié)果表明該支架具有良好的生物相容性。綜上所述,本文通過向角蛋白溶液中加入不同種類的增強(qiáng)體,可以制備出性質(zhì)不同的角蛋白復(fù)合支架。通過改變?nèi)芤簼舛群驮鰪?qiáng)體含量可實(shí)現(xiàn)對復(fù)合支架的微觀結(jié)構(gòu)、孔隙率和力學(xué)性能的調(diào)控,從而達(dá)到骨組織孔隙率70%以上,壓縮強(qiáng)度0.8Mpa的最低要求。
【關(guān)鍵詞】：角蛋白 人發(fā)晶須 六鈦酸鉀 羥基磷灰石 多孔支架 復(fù)合骨材料 生物相容性
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R318.08;TB33
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 引言10-18
• 1.1 人發(fā)纖維及其角蛋白結(jié)構(gòu)10-12
• 1.1.1 人發(fā)纖維的結(jié)構(gòu)10-11
• 1.1.2 角蛋白的結(jié)構(gòu)11-12
• 1.2 角蛋白的提取及其再生材料的研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 角蛋白的提取12-13
• 1.2.2 角蛋白的纖維化13
• 1.2.3 角蛋白成膜13-14
• 1.2.4 角蛋白作為骨組織修復(fù)材料的研究14-15
• 1.3 增強(qiáng)體的性質(zhì)15-17
• 1.3.1 巨原纖15
• 1.3.2 六鈦酸鉀15-16
• 1.3.3 羥基磷灰石16-17
• 1.4 本課題的研究意義及內(nèi)容17-18
• 1.4.1 本課題的研究意義17
• 1.4.2 本課題的研究內(nèi)容17-18
• 第二章 人發(fā)角蛋白溶液與增強(qiáng)體的制備及表征18-36
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料和儀器18-19
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料18
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器18-19
• 2.2 角蛋白溶液的制備及表征19-23
• 2.2.1 角蛋白的提取原理19-20
• 2.2.2 角蛋白溶液的制備20-21
• 2.2.3 角蛋白溶液的表征21-23
• 2.3 六鈦酸鉀晶須的預(yù)處理23-24
• 2.3.1 偶聯(lián)劑處理的原理23
• 2.3.2 六鈦酸鉀晶須的處理過程23-24
• 2.4 人發(fā)晶須的制備及參數(shù)優(yōu)化24-35
• 2.4.1 人發(fā)晶須的制備原理25-26
• 2.4.2 鱗片層去除的參數(shù)優(yōu)化26-32
• 2.4.3 人發(fā)晶須的制備32-35
• 2.5 小結(jié)35-36
• 第三章 角蛋白復(fù)合支架的制備與性能研究36-62
• 3.1 實(shí)驗(yàn)原料和儀器36-37
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)原料36
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器36-37
• 3.2 測試及表征方法37-39
• 3.2.1 截面形貌表征37
• 3.2.2 孔隙率的測試37
• 3.2.3 力學(xué)性能的測試37-38
• 3.2.4 傅里葉紅外光譜38
• 3.2.5 X射線衍射光譜38-39
• 3.3 六鈦酸鉀/角蛋白復(fù)合支架的制備及表征39-45
• 3.3.1 六鈦酸鉀/角蛋白復(fù)合支架的制備39
• 3.3.2 六鈦酸鉀/角蛋白復(fù)合支架的表征39-45
• 3.4 人發(fā)晶須/角蛋白復(fù)合支架的制備與表征45-50
• 3.4.1 人發(fā)晶須/角蛋白復(fù)合支架的制備45-46
• 3.4.2 人發(fā)晶須/角蛋白復(fù)合支架的表征46-50
• 3.5 羥基磷灰石/角蛋白復(fù)合支架的制備與表征50-60
• 3.5.1 羥基磷灰石/角蛋白復(fù)合支架的制備50-51
• 3.5.2 羥基磷灰石/角蛋白復(fù)合支架的表征51-60
• 3.6 小結(jié)60-62
• 第四章 羥基磷灰石/角蛋白增強(qiáng)多孔復(fù)合支架生物學(xué)性能62-70
• 4.1 材料與設(shè)備62-63
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)材料62
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器62-63
• 4.2 實(shí)驗(yàn)方法63-65
• 4.2.1 羥基磷灰石/角蛋白增強(qiáng)多孔復(fù)合支架的吸水性和溶脹性63
• 4.2.2 羥基磷灰石/角蛋白增強(qiáng)多孔復(fù)合支架的降解性63-64
• 4.2.3 羥基磷灰石/角蛋白增強(qiáng)多孔復(fù)合支架的細(xì)胞培養(yǎng)64-65
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論65-69
• 4.3.1 羥基磷灰石/角蛋白增強(qiáng)多孔復(fù)合支架的吸水性和溶脹性65-67
• 4.3.2 羥基磷灰石/角蛋白增強(qiáng)多孔復(fù)合支架的降解性67
• 4.3.3 羥基磷灰石/角蛋白增強(qiáng)多孔復(fù)合支架的細(xì)胞培養(yǎng)67-69
• 4.4 小結(jié)69-70
• 第五章 結(jié)論與展望70-72
• 5.1 結(jié)論70-71
• 5.2 展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• xO究成果及發(fā)表論文76-78
• 致謝78

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