丝素蛋白基水凝胶骨粘合剂的制备、表征及应用

来源 :福州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zoudehenhao
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骨粘合剂作为一种新型生物医用材料,有可能彻底改变骨修复的临床治疗,但是目前的产品仍然存在细胞毒性,不适宜的机械强度以及在湿态生理环境下较差的粘附固定性等缺陷,不能够满足由于一些意外情况造成的骨损伤的治疗目的。因此,开发一种生物相容性好,在湿态环境下粘附固定性强以及能够加速骨再生的骨粘合剂在骨组织工程医学领域具有重要意义。本课题以丝素蛋白(SF)生物大分子为主要原料,利用其与单宁酸(TA)之间的氢键、静电相互作用,以及单宁酸与羟基磷灰石(HA)之间的金属-配位键作用,模拟天然骨的有机-无机纳米层次结构,制备出了无机-有机杂化水凝胶粘合剂(SF@TA@HA)。通过体外实验表征该水凝胶粘合剂制备成功,并且具有良好的机械性能以及湿态下粘附性能;通过细胞实验表征该水凝胶骨粘合剂具有良好的生物相容性以及促干细胞成骨分化能力;通过动物体内实验探究该水凝胶骨粘合剂具有促骨缺损再生修复性能,表明该水凝胶粘合剂在骨组织修复工程中的潜在应用前景,其工作内容主要如下:(1)首先,将单宁酸分子通过配位吸附在羟基磷灰石纳米颗粒表面,并加入丝素蛋白制备出丝素蛋白基水凝胶骨粘合剂,通过傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱和圆二色谱等探究单宁酸分子在羟基磷灰石纳米颗粒表面的吸附作用、水凝胶成胶机理以及丝素蛋白构象变化,并通过剪切粘附实验确定各组分的最佳比例,使SF@TA@HA水凝胶骨粘合剂在湿态环境下具有良好的粘附性能以及承重强度。(2)其次,通过体外细胞毒性实验,说明SF@TA@HA水凝胶骨粘合剂具有良好的细胞相容性;通过体外抑菌实验表明SF@TA@HA水凝胶骨粘合剂具有良好的抗菌性能,能够抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的感染。(3)最后,通过ALP染色、ALP活性测试、Vonkassa染色、茜素红染色以及钙含量半定量测试,证明SF@TA@HA水凝胶骨粘合剂具有良好的促干细胞成骨分化能力;通过建立动物皮下植入和骨缺损实验模型,证明SF@TA@HA水凝胶骨粘合剂具有良好的生物相容性、降解性和骨修复性能。综上所述,本课题所制备的SF@TA@HA水凝胶骨粘合剂具有良好的生物相容性、降解性、强的湿态环境下粘附固定性以及优异的骨修复性能,为新型生物医用材料在骨组织工程医学领域的设计及应用提供新的思路和策略。
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