發(fā)布時(shí)間：2017-05-24 22:10

  本文關(guān)鍵詞：用于制備可降解血管支架的角蛋白材料的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：與傳統(tǒng)的金屬裸支架和藥物涂層支架相比，生物可降解血管支架，如生物可降解聚合物支架和生物可降解鎂合金支架，具有廣闊的潛在優(yōu)勢，引起了眾多研究者的關(guān)注。但是，聚合物的機(jī)械性能不足和鎂合金的降解速率過快及塑性變形能力差等特性已成為限制可降解支架發(fā)展的重要因素。角鞘角蛋白作為一種天然生物復(fù)合材料，由于其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)，使其具有良好的力學(xué)特性，如強(qiáng)度高，剛度大，斷裂韌性大等。因此，本論文采用角鞘角蛋白材料作為基體材料，通過氧化改性制備可降解角蛋白冠狀動(dòng)脈血管支架，以期為天然生物材料在介入治療領(lǐng)域的應(yīng)用以及可提供臨床應(yīng)用的新型可降解冠狀動(dòng)脈血管支架的開發(fā)制備提供理論指導(dǎo)。 本論文選取三種�？苿�(dòng)物角鞘角蛋白材料，通過研究水分、取樣部位、取樣方向?qū)乔柿W(xué)特性的影響，結(jié)合化學(xué)成分分析、微觀結(jié)構(gòu)分析和統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，篩選出力學(xué)特性最優(yōu)的角鞘角蛋白材料。通過氧化方法對材料進(jìn)行處理，繼而設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，探討不同氧化條件對角鞘角蛋白材料力學(xué)特性的影響，篩選出最優(yōu)的氧化處理?xiàng)l件。結(jié)合拉伸性能測試、紅外光譜分析、熱分析，探討氧化處理對角鞘角蛋白材料空間結(jié)構(gòu)的破壞程度，以及由此引起的角鞘角蛋白材料的體外降解性能，并通過SDS-PAGE分析其降解產(chǎn)物的分子量分布情況。由此獲得一種符合可降解支架材料基本要求的可降解角鞘角蛋白材料。此外，通過血液相容性、組織相容性的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)對氧化處理后的角鞘角蛋白材料進(jìn)行生物學(xué)評價(jià)分析，探討其作為滿足血管支架材料生物學(xué)要求的生物材料的可能性。最后，結(jié)合上述研究得出的可降解角鞘角蛋白材料的力學(xué)特性參數(shù)，通過CAD設(shè)計(jì)一款血管支架模型，并采用有限元分析方法進(jìn)行初步的驗(yàn)證分析，以評估可降解角鞘角蛋白材料作為支架基體材料的可行性，為后續(xù)支架加工的研究工作提供理論指導(dǎo)。 研究結(jié)果表明： 1.角鞘角蛋白材料的力學(xué)特性與其水含量呈負(fù)相關(guān)，并取決于取樣部位和取樣方向。角鞘角蛋白材料力學(xué)特性沿著角鞘生長方向逐漸增大，力學(xué)特性的空間變化歸因于角鞘底部、中部和頂部的不同角質(zhì)化程度。角鞘縱向的力學(xué)特性優(yōu)于其橫向的力學(xué)特性。在三種角鞘角蛋白材料中，水牛角的力學(xué)特性最優(yōu)，黃牛角次之，羊角的力學(xué)特性最差。這歸因于三種角鞘角蛋白材料的化學(xué)組成、金屬元素含量和微觀結(jié)構(gòu)的差異。但是，水牛角的來源對其力學(xué)特性的影響不顯著。因此，對來源不同的水牛角鞘材料，經(jīng)過適當(dāng)?shù)闹苽浞椒�，可獲得具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械性能的角鞘角蛋白材料。 2.通過氧化處理?xiàng)l件的正交試驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)溫度對角鞘力學(xué)性能的影響較小，而反應(yīng)時(shí)間和氧化劑濃度的影響則較為顯著。經(jīng)氧化處理后，角鞘角蛋白的部分二硫鍵被氧自由基攻擊而發(fā)生斷裂，，形成磺酸基團(tuán)，甚至局部角蛋白肽鍵亦發(fā)生斷裂，使得角鞘角蛋白的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，如α-螺旋結(jié)構(gòu)含量降低，β-折疊結(jié)構(gòu)含量增多，并隨氧化程度的增大而越發(fā)明顯。因此，與未處理的角鞘角蛋白材料相比，氧化處理后的角鞘角蛋白材料具有較低的熱穩(wěn)定性和水解穩(wěn)定性。這可有效地獲得一種可降解角鞘角蛋白材料。氧化程度越大，角鞘角蛋白材料的體外降解速率越快，但其降解產(chǎn)物的SDS-PAGE具有相類似的蛋白條帶，降解產(chǎn)物分子量分布沒有顯著的差異性，而且，隨著氧化程度的增大，降解產(chǎn)物的分子量在一定程度上呈降低的趨勢。此外，經(jīng)氧化處理后，角鞘角蛋白材料的二硫鍵并沒有完全斷裂，這有利于維護(hù)可降解角鞘角蛋白材料三維空間結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，使得其仍具有一定的力學(xué)性能，但其斷裂韌性得到改善。 3.可降解角鞘角蛋白材料無細(xì)胞毒性，對細(xì)胞無明顯抑制作用；溶血率低，不引起血小板的激活，PTT均屬于正常水平，同時(shí)其不同濃度的降解產(chǎn)物(0-1mg/ml)的Fib量化水平和APTT均在正常水平范圍內(nèi)，引發(fā)血液血栓的潛在可能性較��；經(jīng)小鼠皮下植入后，可降解角鞘角蛋白材料與組織間具有較好的組織相容性，沒有出現(xiàn)不良反應(yīng)，呈輕度的異物反應(yīng)。因此，可降解角鞘角蛋白材料具有良好的生物相容性和生物安全性，可作為一種生物材料，且具有廣泛的潛在應(yīng)用價(jià)值，有望成為一種天然的可降解心血管支架基體材料。 4.以可降解角鞘角蛋白材料(OH12-20)的力學(xué)特性參數(shù)為基準(zhǔn)，通過CAD設(shè)計(jì)出一款支架模型，并采用有限元模擬分析技術(shù)對其進(jìn)行模擬分析，研究支架模型的受力分布及徑向位移變化。有限元分析結(jié)果表明：OH12-20可滿足可降解血管支架的性能要求。因此，經(jīng)適當(dāng)?shù)难趸幚砗�，角鞘角蛋白材料有望成為一種優(yōu)良的可降解支架基體材料，為開發(fā)天然可降解血管支架提供重要的基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：角蛋白 力學(xué)性能 微觀結(jié)構(gòu) 角蛋白氧化 生物相容性 血管支架
【學(xué)位授予單位】：暨南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：R318.08
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 角蛋白11-13
• 1.2 角鞘角蛋白13-14
• 1.3 角蛋白在生物材料中的應(yīng)用14-17
• 1.3.1 角蛋白薄膜14-16
• 1.3.2 角蛋白海綿和支架16
• 1.3.3 角蛋白水凝膠16-17
• 1.3.4 角蛋白填充材料17
• 1.4 本論文的立題、研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)17-20
• 1.4.1 立題17-18
• 1.4.2 研究內(nèi)容18-19
• 1.4.3 創(chuàng)新點(diǎn)19-20
• 第二章 三種�？苿�(dòng)物角鞘的結(jié)構(gòu)與性能研究20-40
• 2.1 引言20
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法20-24
• 2.2.1 主要材料與儀器20-21
• 2.2.2 角鞘樣品的制備21-23
• 2.2.3 拉伸試驗(yàn)23
• 2.2.4 微米壓痕試驗(yàn)23
• 2.2.5 角鞘拉曼光譜學(xué)分析23
• 2.2.6 角鞘元素分析23-24
• 2.2.7 角鞘的掃描電鏡微觀觀察24
• 2.2.8 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析24
• 2.3 結(jié)果與討論24-38
• 2.3.1 水分對角蛋白材料力學(xué)特性的影響24-30
• 2.3.2 取樣位置對角蛋白材料力學(xué)特性的影響30-31
• 2.3.3 取樣方向?qū)堑鞍撞牧狭W(xué)特性的影響31
• 2.3.4 三種角蛋白材料力學(xué)特性的對比分析31-34
• 2.3.5 角鞘角蛋白的元素分析34-36
• 2.3.6 角鞘角蛋白材料的微觀結(jié)構(gòu)36-38
• 2.4 小結(jié)38-40
• 第三章 可降解角鞘角蛋白材料的制備40-56
• 3.1 引言40
• 3.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法40-44
• 3.2.1 主要材料與儀器40-42
• 3.2.2 角鞘樣品的制備42
• 3.2.3 角鞘角蛋白材料的氧化處理42-43
• 3.2.4 拉伸試驗(yàn)43
• 3.2.5 傅立葉紅外光譜學(xué)(FTIR)分析43
• 3.2.6 熱分析43-44
• 3.2.7 拉伸斷裂面微觀結(jié)構(gòu)觀察44
• 3.2.8 體外降解實(shí)驗(yàn)44
• 3.2.9 SDS-PAGE44
• 3.2.10 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析44
• 3.3 結(jié)果與討論44-55
• 3.3.1 氧化條件對角鞘力學(xué)特性的影響44-47
• 3.3.2 FTIR 分析47-50
• 3.3.3 熱分析50-52
• 3.3.4 拉伸斷裂面的微觀結(jié)構(gòu)52-53
• 3.3.5 體外降解性能53-54
• 3.3.6 SDS-PAGE 分析54-55
• 3.4 小結(jié)55-56
• 第四章 可降解角鞘角蛋白材料的生物學(xué)分析56-68
• 4.1 引言56
• 4.2 實(shí)驗(yàn)材料與方法56-59
• 4.2.1 主要材料與儀器56-57
• 4.2.2 細(xì)胞毒性試驗(yàn)57
• 4.2.3 溶血試驗(yàn)57-58
• 4.2.4 血小板粘附試驗(yàn)58
• 4.2.5 體外抗凝血時(shí)間和纖維蛋白原(Fib)測試58-59
• 4.2.6 小鼠皮下植入試驗(yàn)59
• 4.2.7 數(shù)據(jù)處理與分析59
• 4.3 結(jié)果與討論59-67
• 4.3.1 細(xì)胞毒性試驗(yàn)結(jié)果59-61
• 4.3.2 溶血性能61
• 4.3.3 血小板粘附性能61-62
• 4.3.4 纖維蛋白原(Fib)測試結(jié)果62-63
• 4.3.5 PTT 和 APTT63-64
• 4.3.6 皮下植入試驗(yàn)結(jié)果64-67
• 4.4 小結(jié)67-68
• 第五章 冠脈血管支架的設(shè)計(jì)及力學(xué)行為分析68-77
• 5.1 引言68-69
• 5.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容69-71
• 5.2.1 主要軟件69
• 5.2.2 血管支架模型設(shè)計(jì)69-70
• 5.2.3 血管支架有限元模擬分析70-71
• 5.3 圖案設(shè)計(jì)理論分析71-76
• 5.3.1 支架三維模型71
• 5.3.2 支架的壓縮能力分析71-74
• 5.3.3 支架的抗壓能力分析74-76
• 5.4 小結(jié)76-77
• 第六章 結(jié)論77-79
• 參考文獻(xiàn)79-87
• 攻讀碩士學(xué)位期間完成的科研論文及獎(jiǎng)項(xiàng)87-88
• 致謝88

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  本文關(guān)鍵詞：用于制備可降解血管支架的角蛋白材料的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：392118