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组织工程应用的胶原蛋白制备与改性研究

徐新宇  
【摘要】:天然细胞外基质(ECM)中广泛存在的天然高分子具有良好的生物相容性和生物降解性,有望成为代表组织工程与再生医学优点的支架材料。在这些天然高分子材料中,胶原蛋白(collagen)是人体和脊椎动物的主要结构蛋白,是支持组织和结缔组织(皮肤、肌腱和骨骼的有机成分)的主要组成部分。它扮演着多种生理角色,用其制备的医疗用品也具有很多独特的优点。天然胶原机械力学性能差,易降解,经交联、酯化等化学修饰与改性可提高其机械力学性能和抗降解性,改性后作为生物材料可广泛使用。本研究旨在探明胶原蛋白的制备和经交联后性能改变的一些规律,为今后进一步开发胶原蛋白交联衍生物提供科学基础和实验依据。 1.胶原蛋白提取工艺的研究: 本研究采用的制备方法为以牛跟腱为原料,经过消毒、酶解、盐析等主要步骤提取较纯的Ⅰ型胶原蛋白。提取部分的工作重点放在酶解、盐析两个部分。在酶解部分选用了胃蛋白酶、胰蛋白酶和无花果蛋白酶分别作为动物蛋白酶、植物蛋白酶的代表进行研究。采用3种酶的最适反应条件,以得率作为参数加以比较。此外还比较了乙酸和柠檬酸的酸解效果。结果发现胃蛋白酶的酶解效果好于无花果蛋白酶,胰蛋白酶的酶解效果好于胃蛋白酶。但是残留在提取物中的胰蛋白酶比胃蛋白酶更难去除,且残留的胰蛋白酶比胃蛋白酶的毒性更强,因此在得率相差不是很大的情况下宜采用胃蛋白酶。残留的无花果蛋白酶易于去除,且作为植物蛋白酶它的细胞毒性小于动物蛋白酶,但由于胶原产量较低,综合考虑宜采用胃蛋白酶作为消化酶。在乙酸和柠檬酸的比较中柠檬酸的酸解效果好于乙酸且使用中没有乙酸的刺鼻气味,因此宜使用柠檬酸提供胃蛋白酶要求的酸性环境。 2 胶原蛋白交联的研究: 提取的天然胶原往往达不到医学中应用所要求的一些参数,如变性温度、机械强度和抗蛋白酶降解的能力等,在使用前一般都要进行提纯和交联处理。


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