丝素蛋白基生物粘结剂的制备及其性能研究

【摘要】：近年来一些天然、合成的生物高分子材料被用来制备生物粘结剂,例如丝素蛋白。丝素蛋白是一种天然高分子材料,具有一定的力学强度、良好的生物相容性和可降解性等优点,且在生物医用材料领域得到广泛的应用。目前临床使用的生物粘结剂在粘结强度、固化方式及速度、生物相容性、生物降解性等方面都存在着一定的问题,所以开发一种生物相容性好、粘合强度高、耐湿黏附能力强的创口快速修复用粘结剂仍具挑战性。本文以一种简便的方法在聚乙二醇的帮助下制得丝素蛋白基生物粘结剂。基于聚乙二醇能促进丝素蛋白自组装,在质子的诱导下制备丝素蛋白粘结剂(SFB),并探究丝素含量、pH、温度、时间和环境对其粘结强度的影响。利用具有良好生物相容性的交联剂NHS/EDC,制得自交联丝素蛋白粘结剂(NESFB),并且在丝素蛋白大分子上接枝多巴胺,制得具有强耐水性的多巴胺/丝素蛋白粘结剂(NESFB-Dopa)。通过MTT法评价丝素蛋白基生物粘结剂的细胞毒性,并用材料的浸提液与Hela细胞共培养,用激光共聚焦观察细胞生长状态,来评价其生物相容性。利用蛋白酶XIV对丝素蛋白基生物粘结剂进行体外降解评价。具体研究内容及结果如下:1.丝素蛋白粘结剂的制备及性能的表征在聚乙二醇溶液中经质子诱导制备丝素蛋白粘结剂(SFB),通过改变反应参数如丝素含量、pH、温度和时间,来制备粘性可控的丝素蛋白粘结剂,并对其形貌结构进行表征。采用荧光标记法追踪丝素蛋白粘结剂形成的过程,发现聚乙二醇促进丝素蛋白自组装形成纳米颗粒,并在质子的作用下团聚成胶块。采用猪皮搭载拉伸试验直接测试在不同条件下制备的丝素蛋白粘结剂的粘结强度,结果分析表明,丝素蛋白粘结剂在干湿态下均具有良好的粘结强度。2.多巴胺/丝素蛋白粘结剂的制备及性能表征通过NHS/EDC作用制备自交联丝素蛋白粘结剂(NESFB)后,引入少量多巴胺(约5 wt%)制备多巴胺/丝素蛋白粘结剂(NESFB-Dopa)使粘接性能大大提高。采用红外和紫外测试证明在丝素蛋白大分子上成功接枝多巴胺。通过改变聚乙二醇的用量、交联剂的剂量和多巴胺的用量,探索NESFB-Dopa的最佳粘结强度,并监测了固化时间对其粘结强度的影响。猪皮搭载实验结果显示NESFB-Dopa在湿态下依然保持较高的粘结强度,在水中浸泡42 h后的粘结强度为503.32±16.54 kPa,说明其具有好的耐水性,有望用于创口修复领域。3.丝素蛋白基生物粘结剂的细胞毒性评价和体外降解将丝素蛋白粘结剂(SFB)、自交联丝素蛋白粘结剂(NESFB)和多巴胺/丝素蛋白粘结剂(NESFB-Dopa)的浸提液与Hela细胞共培养,用MTT法判别三种材料的毒性级别,结果显示均无细胞毒性,且NESFB-Dopa粘结剂对细胞增殖具有促进作用;采用激光共聚焦显微镜观察细胞,结果显示细胞形态正常,贴壁生长良好。以上结果说明三种丝素蛋白基粘结剂具有很好的生物相容性,且体外降解实验结果显示其具有良好的降解性。