【摘要】：膠原作為來(lái)源豐富的生物大分子,可以從許多機(jī)體組織中進(jìn)行分離提純,去除端肽后的膠原可以消除其抗原性,并可用于加工制備成具有良好生物相容性的生物材料。膠原作為細(xì)胞外基質(zhì)的主要成分,廣泛存在于哺乳動(dòng)物的大部分組織和器官中,起支持和保護(hù)作用。同時(shí),膠原作為具有生理活性的生物大分子,可參與機(jī)體內(nèi)的多項(xiàng)生理過(guò)程,諸如細(xì)胞的黏附、增殖、遷移和分化,細(xì)胞的信號(hào)傳導(dǎo),以及組織的構(gòu)建和再生等。 膠原在機(jī)體多種組織器官中具有取向分布的特點(diǎn),其取向與組織器官的結(jié)構(gòu)、生物力學(xué)性能及生理功能密切相關(guān)。組織內(nèi)膠原纖維取向的破壞會(huì)導(dǎo)致組織結(jié)構(gòu)的變化,使其失去原有的生物力學(xué)性能,從而影響其正常的生理功能。目前,在修復(fù)損傷組織時(shí),為了保持膠原纖維的取向完整性,實(shí)現(xiàn)損傷組織更好的修復(fù)并與周圍組織能更好的融合,已經(jīng)成為生物材料、組織工程和再生醫(yī)學(xué)研究的方向之一。本研究重點(diǎn)是在體外構(gòu)建具有明確取向結(jié)構(gòu)的植入材料。 本論文基于對(duì)膠原基材料取向構(gòu)建研究進(jìn)展的綜述,分析了構(gòu)建過(guò)程中影響膠原纖維取向的因素,研究了膠原纖維的形成和風(fēng)力輔助取向機(jī)制,并在制備取向膠原基材料的基礎(chǔ)上開(kāi)展了生物礦化的研究,為膠原基材料的制備、研究和應(yīng)用提供新的思路和方法。 1、膠原纖維形成機(jī)理的研究 選用sigma牛腱Ⅰ型膠原制備膠原溶脹液,首先,對(duì)組裝前的膠原溶脹液進(jìn)行表征,紅外、紫外、圓二色譜和DSC結(jié)果表明,在選定的實(shí)驗(yàn)濃度、實(shí)驗(yàn)溫度范圍內(nèi),膠原能保持穩(wěn)定的三螺旋結(jié)構(gòu)。隨后,對(duì)膠原在PBS緩沖液作用下的自組裝過(guò)程進(jìn)行了研究,粒徑、紫外和ITC結(jié)果表明,膠原的自組裝是一個(gè)多階段的復(fù)雜過(guò)程,原子力顯微鏡觀察結(jié)果顯示,膠原在PBS緩沖液作用下可以自組裝形成具有典型橫紋結(jié)構(gòu)的膠原纖維。研究中發(fā)現(xiàn),膠原的自組裝過(guò)程受濃度、溫度、pH值和離子強(qiáng)度等條件的影響,所形成的膠原纖維尺寸及橫紋結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化。 2、膠原基材料取向制備的研究 搭建可控制氣流強(qiáng)度、方向、溫度的實(shí)驗(yàn)裝置,考察基底材料表面性質(zhì)、溫度、濃度、氣流強(qiáng)度、氣流方向、氣流作用時(shí)間對(duì)膠原材料取向的影響,探索氣流作用影響下膠原材料的取向機(jī)制。通過(guò)掃描電鏡和原子力顯微鏡的觀察以及利用MATLAB編程分析,本實(shí)驗(yàn)所制備的膠原材料膠原纖維具有較好的取向度,同時(shí)保持了橫紋結(jié)構(gòu)的完整性。 3、膠原生物礦化機(jī)制的研究 模擬生物礦化過(guò)程,仿生制備膠原礦化材料并進(jìn)行表征。用掃描電鏡和透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn),膠原可以發(fā)生一定程度的礦化,形成具有一定分布規(guī)律的晶體。選區(qū)電子衍射和X射線衍射表征顯示,所形成的礦化晶體主要為多晶形態(tài)的羥基磷灰石。紅外結(jié)果顯示,在礦化過(guò)程中膠原的結(jié)構(gòu)維持相對(duì)穩(wěn)定,沒(méi)有發(fā)生明顯的變性。通過(guò)原子力顯微鏡的觀察以及利用MATLAB編程分析,本實(shí)驗(yàn)所制備的礦化膠原材料中,膠原纖維具有較好的取向度,同時(shí)保持了橫紋結(jié)構(gòu)的完整性。
【學(xué)位授予單位】：北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：R318.08

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2564656