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在组织工程领域,不同组织的再生对支架材料的力学性能及生物降解速度有不同要求。丝素蛋白材料具备良好的生物相容性,可被生物降解,作为组织工程支架的应用前景广阔。但是,如何调节丝素支架的力学性能使其与目标组织的力学性能相适应,如何调节其生物降解速度使其与组织新生速度相匹配,仍是丝素基组织工程支架领域的重要研究课题。丝素蛋白的分子量对其材料的力学性能及生物降解速度必然产生影响,而脱除蚕丝外围丝胶的过程将对丝素蛋白的分子量产生影响,本研究以系统性地阐明“脱胶方法—丝素蛋白分子量—丝素材料的力学性能和生物降解速度”三者之间的关系为主要目的,在无机、有机和生物脱胶试剂中,分别选择碳酸钠、尿素和菠萝蛋白酶三种典型试剂将蚕丝脱胶,再在相同溶解条件下溶解经脱胶后得到的丝素纤维,经透析后分别获得经不同方法脱胶后的丝素蛋白溶液,对丝素蛋白的分子量进行鉴定和分析。然后,分别用流延法和冷冻干燥法制备丝素蛋白膜和多孔支架,分别系统性地研究脱胶方法对丝素膜和多孔支架的结构、热水溶失率、力学性能、生物降解速度和细胞相容性的影响,为调节丝素蛋白膜及多孔支架的力学性能及生物降解速度提供依据。首先,分别用碳酸钠、尿素及菠萝蛋白酶在其各自能够将蚕丝丝胶脱尽的工艺条件下对蚕丝脱胶,脱胶后的丝素纤维均用溴化锂的浓溶液溶解,经透析后分别制得丝素溶液,通过十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳和剪切粘度检测,研究三种脱胶方法对丝素蛋白分子量及溶液粘度的影响。实验结果表明,用不同试剂将蚕丝脱胶后在同一条件下溶解所获得的丝素蛋白的分子量和丝素溶液剪切粘度具有极显著差异。用菠萝蛋白酶脱胶后获得的丝素蛋白的分子量和粘度均显著大于用尿素脱胶,并远大于用碳酸钠脱胶,经碳酸钠、尿素及菠萝蛋白酶脱胶后获得的丝素蛋白的平均分子量分别为130.25、143.99、158.76 kDa,表明三种脱胶试剂对丝素蛋白的破坏程度依次减小。其次,将三种脱胶方法获得的丝素蛋白分别用流延法制备成膜,通过测定膜的X-射线衍射曲线、红外吸收光谱、热水溶失率、拉伸断裂强度及断裂伸长率,研究脱胶方法对丝素膜聚集态结构及理化性能的影响;分别通过体外蛋白酶XIV降解实验及体外在膜表面培养人脐静脉内皮细胞(HUVECs)实验,研究脱胶方法对丝素膜的生物降解速度及细胞生长的影响。研究结果表明:(1)随着碳酸钠、尿素及菠萝蛋白酶三种脱胶试剂对丝素蛋白造成的破坏程度依次降低和丝素蛋白分子量的依次增大,制得的未交联丝素膜的热水溶失率显著降低,拉伸断裂强度和断裂伸长率依次增大,交联丝素膜的体外酶降解速度依次减慢。(2)用菠萝蛋白酶脱胶后获得的丝素蛋白制得的丝素膜,其热水溶失率接近于经交联后的丝素膜,主要原因不是由于其内部丝素蛋白的分子构象或结晶结构,可能是由于材料成型过程中丝素蛋白大分子组装成了较大的颗粒。(3)丝素膜无论是在PBS溶液中还是在蛋白酶XIV溶液中,降解现象均在其无规卷曲结构区域优先发生,碳酸钠脱胶法制得的交联丝素膜经蛋白酶XIV降解3d后,其表面不仅暴露出大量颗粒状物,而且局部产生微孔。(4)经不同方法脱胶制备的交联丝素膜均能很好地支持HUVECs的生长和增殖,脱胶方法对丝素膜表面细胞的增殖速率无明显影响。最后,将三种脱胶方法获得的丝素蛋白分别用冷冻干燥技术制备成多孔支架,用扫描电镜、X-射线衍射仪、红外光谱仪对其孔结构、聚集态结构进行测试,用质构仪测定多孔支架的压缩力学性能,用37℃热水分别对其进行恒温振荡溶解实验,用蛋白酶XIV分别对其体外降解并跟踪观察酶降解过程中孔结构的变化,将HUVECs接种于多孔支架内进行体外培养,用激光共聚焦显微镜观察细胞形态,用CCK-8法测定细胞的增殖活力,研究脱胶方法对丝素支架的孔结构、聚集态结构、热水溶失率、压缩性能、溶解性能、生物降解性能及细胞生长的影响。研究结果表明:(1)随着碳酸钠、尿素及菠萝蛋白酶三种脱胶试剂对丝素蛋白造成的破坏程度依次降低和丝素蛋白分子量依次增大,用冷冻干燥法制得的丝素多孔支架的孔径和孔隙率减小,热水溶失率显著降低,压缩强度和压缩模量增大,体外酶降解速度显著减慢,HUVECs在其内部的增殖速度加快。(2)与碳酸钠脱胶法相比,用菠萝蛋白酶和尿素脱胶后获得的丝素蛋白经冷冻干燥后制得的丝素多孔支架,即使其内部丝素蛋白的二级结构无显著差异,即使未经交联,但其热水溶失率也都很小,均接近于经交联后的丝素多孔支架。对酶降解过程中支架内部微观结构变化的观察和分析结果表明,菠萝蛋白酶和尿素脱胶法制得的丝素多孔支架内部存在明显的丝素纤维网络及片状网络;而碳酸钠脱胶法制得的丝素多孔支架内部无明显的纤维状或片状网络,而是主要以颗粒状存在。推测这种微观组装结构的差异是造成其宏观水溶性有显著性差异的主要原因。本文证明了用菠萝蛋白酶脱胶后能够获得高分子量丝素蛋白。发现用该高分子量丝素蛋白制得的丝素膜或多孔支架即使不交联,也难溶于水。相应地,与碳酸钠脱胶组丝素支架相比,菠萝蛋白酶脱胶组丝素支架强度显著提高,酶降解速度显著减慢,细胞在其内部的增殖活力显著提高。这些宏观性能的变化与高分子量丝素自组装后支架内产生的颗粒或微纤维网络密切相关。这一用菠萝蛋白酶脱胶法制备的新型、高分子量丝素支架既具备比常规丝素支架更慢的生物降解速度,又更有利于细胞增殖,有可能应用于皮肤真皮、骨等致密结缔组织的再生修复。