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丝素蛋白(Silk fibroin,SF)是从蚕丝中提取的一种天然高分子材料,具有一定的机械性能、优良的生物相容性和生物降解性,近年来作为生物材料的研究越来越多。然而直接得到的丝素蛋白材料,因为其无规则卷曲结构的主导作用使其易碎、极易溶于水,极大地限制了丝素膜的应用。多壁碳纳米管是一种具有特殊结构的一维量子材料,主要由呈六边形排列的碳原子组成的数层至数十层的同轴圆管构成,因其具有特殊力学、电磁性、热学、光学及化学性能,近年在制造复合材料等方面应用广泛。碳化二亚胺(EDC)是一种常用交联剂,可促进蛋白酰胺键的形成,因其无毒且生物相容性好,常用作生物材料交联剂。 本研究以丝素蛋白为材料,通过与多壁碳纳米管及碳化二亚胺(EDC)共混,研制丝素蛋白复合膜材料,检测复合膜性能,明确改性效果,为进一步研发丝素蛋白生物材料提供依据。 多壁碳纳米管被均匀稳定分散在丝素溶液中,并通过常规风干制膜的方法制备出丝素/碳纳米管混合膜。通过红外、黏度测定仪、力学测定仪测定混合材料在结构、黏度、力学性能等的变化。用复合膜培养上皮纤维细胞,测定复合材料的细胞相容性。研究结果显示,相比纯丝素膜,添加了0.5%(w/w)碳纳米管的丝素膜的弹性模量和最大应力分别提高到24%和39%。此外,随着碳纳米管含量的增加,丝素蛋白的β-折叠含量从17.8%提高到53.6%。当碳纳米管含量添加到1%(w/w)时,混合溶液的黏度提高了10倍。细胞培养试验证实,丝素/碳纳米管混合膜无毒,具有良好的生物相容性。本研究表明,丝素/碳纳米管混合膜不仅提高丝素膜的力学性能,同时具有良好的生物相容性,具有作为生物材料的潜力。 丝素溶液和EDC均匀混合,配制成不同EDC含量的SF/EDC复合溶液,并通过延流法制备成复合膜。通过红外、分光光度计、万能力学测定仪等测定复合膜溶失率、力学性能、二级结构等的变化。在SF/EDC复合膜上进行细胞培养,评价复合材料的细胞相容性。研究结果显示,随着EDC含量的提高,复合膜逐渐变得柔韧且不易溶于水。当EDC含量添加到5%(w/w)时,复合膜的断裂应变提高到71%,是纯丝素膜断裂应变的25倍。交联度的测定结果及二级结构的变化表明,EDC在该试验材料中不仅仅只是起到交联剂的作用,还通过引起丝素蛋白中β-折叠结构含量的增加来改善丝素膜的性能。细胞培养试验证实,SF/EDC复合膜无毒,具有良好的生物相容性。本研究表明,通过EDC的改性,制备出柔韧且不易溶于水的丝素膜材料,有望作为医用生物材料被用于医学领域。