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丝素蛋白(SF)和丝胶蛋白(SS)都是美国食品和药品监督管理局(FDA)批准的天然动物蛋白质,具有优异的生物相容性和良好的物理化学性能,在生物医用领域有着广泛应用研究。丝素蛋白在作为骨组织工程支架材料的研究也受到广泛的关注,但再生丝素蛋白材料的力学性能难以满足骨替换的要求。已有研究指出,不同蚕丝的脱胶方法对丝素大分子的破坏产生不同的影响,本文采用温和且不添加任何化学或生物试剂的热水法来脱胶。另一方面,丝胶已被证明能为生物矿化提供有机模板,因此本文通过调控脱胶程度,制备不同比例的丝素/丝胶(SF/SS)共混材料,研究了共混材料的结构性能。本文通过沸水脱胶并控制不同的脱胶时间(1h、2h、3h和5h),制备不同丝胶含量的丝纤维,采用溴化锂溶解、透析脱盐,制备了不同丝胶含量的丝蛋白溶液,测定了丝蛋白溶液的氨基酸组成。采用乙醇处理和PEG-DE交联,制备了 SF/SS共混光滑膜和多孔支架,分析了 SF/SS共混材料的二级结构和结晶结构,测试了 SF/SS共混光滑膜的拉伸性能和多孔支架的压缩性能,及共混材料的热稳定性,研究了乙醇处理后SF/SS共混光滑膜的表面原子化学组成,确定了各元素的化学状态。最后,采用原位沉淀法对SF/SS共混材料进行了矿化性能的探究。以常规Na2CO3脱胶的丝纤维及其再生丝素材料作对照。脱胶后丝纤维的SEM观察显示,沸水脱胶法与Na2CO3脱胶相比较,不同脱胶时间下丝素纤维纵表面均未出现沟槽,横截面也无劈裂现象。氨基酸组成分析结果显示,沸水脱胶时间减短,SF/SS共混溶液中丝胶蛋白含量增加,显示为天冬氨酸、丝氨酸和苏氨酸相应增加。SDS-PAGE电泳显示沸水脱胶组的丝蛋白分子量主要集中在150kDa以上,Na2O3脱胶组丝蛋白分子量分布散,在100-25kDa之间条带较深,且伴随大量小于25kDa的蛋白分子。SF/SS共混溶液的粘度测试结果显示,沸水脱胶1h、3h和5h的丝蛋白溶液剪切粘度极值分别为10.51Pa·s、9.24Pa·s和5.38Pa·s,并且都远远大于Na2CO3脱胶的SF溶液剪切粘度极值0.40Pa·s。傅里叶变换红外(FTIR)和X射线衍射(XRD)对乙醇处理和PEG-DE交联的SF/SS共混材料进行了结构研究。FTIR图显示,与未处理的共混材料相比,乙醇处理和PEG-DE交联的SF/SS共混光滑膜的酰胺I的特征峰由1637cm-1偏向1618cm-1,由原来的无规卷曲构象转变为β-折叠。乙醇处理和PEG-DE交联的SF/SS共混多孔支架的酰胺II特征峰由1534cm-1分别移至1516cm-1和1517cm-1,酰胺Ⅲ特征峰由1238cm-1分别移至1234cm-1和1232cm-1,分子构象均由无规卷曲转向β-折叠。红外光谱分峰拟合结果显示,沸水脱胶3h和5h的SF/SS共混材料中的β-折叠结构含量显著高于Na2CO3脱胶的SF材料。XRD图显示,未处理的SF/SS共混光滑膜和多孔的X-射线衍射峰在19.9°附近出现一个宽的“馒头峰”,乙醇处理和PEG-DE交联的SF/SS共混光滑膜和多孔支架在9.1°、20.7°和24.1°附近出现属于Silk Ⅱ型结晶的特征衍射峰。拉伸测试结果显示,与Na2CO3脱胶组相比,乙醇处理的SF/SS共混光滑膜应力和应变显著提高,如乙醇处理3h的拉伸强度(8.83±1.25MPa)显著大于Na2CO3脱胶的(5.36±0.53MPa)。PEG-DE交联组的SF/SS共混光滑膜除了沸水脱胶1h组样品断裂强度稍低于对照组,其余样品应力应变性能均提高。乙醇处理的SF/SS共混光滑膜的力学性能优于PEG-DE交联组。SF/SS共混多孔支架的压缩测试结果显示:在乙醇处理组中,压缩强度和压缩模量的大小顺序为5h>3h>Na2CO3>1h,如乙醇处理5h的压缩强度(51.60±9.12MPa)远大于 Na2CO3 脱胶的(33.69±7.35MPa);在 PEG-DE交联组中,压缩强度和压缩模量的大小顺序为Na2CO3>5h>3h>1h,且乙醇处理组的压缩模量显著大于PEG-DE交联组。热重-微熵热重法(TG-DTG)结果显示,乙醇处理SF/SS共混光滑膜的分解速率最快点温度的顺序为:SS>1h>3h=5h>Na2CO3,分别为 327.35℃、311.20℃、310.80℃、310.80℃和 308.30℃;乙醇处理 SF/SS 共混多孔支架的分解速率最快点温度的顺序为:SS>1h=3h>5h>Na2CO3,分别为323.89℃、313.50℃、313.50℃、310.67℃和 309.17℃。XPS 结果显示,沸水脱胶 1h 组的 O 浓度增加,高于沸水脱胶5h组的,C1s对应的C=O和O1s对应的C-O的含量大于丝胶含量较低的沸水脱胶5h组。以乙醇处理的SF/SS共混材料在模拟体液环境中进行矿化研究,SEM图像显示,矿化1天后,出现比Na2CO3脱胶的SF光滑膜数量更多的纳米级晶体,矿化3天后,晶体生长在SF/SS共混光滑膜表面形成一层致密而粗糙的矿物层,矿化7天后,SF光滑膜完全被纳米晶体覆盖、生长并相互堆积。同样,在SF/SS共混多孔支架上晶体的生长趋势与SF/SS共混光滑膜相似,矿化7天后,SF/SS共混多孔支架孔壁上的晶体生长的体积更大。矿化后SF/SS共混材料的能量色散X射线光谱(EDX)检测显示,随着矿化时间延长,SF/SS共混光滑膜和多孔支架上沉积的Ca和P元素含量呈时间依赖性增加。矿化7天后,SF/SS共混光滑膜表面沉积矿物质的Ca/P值在1.75左右与天然骨相接近,SF/SS共混多孔支架上沉积矿物质的Ca/P值在2.10左右。进一步采用FTIR、XRD和TG-DTG对乙醇处理SF/SS共混材料矿化后进行了化学结构和晶体结构分析。矿化后的SF/SS共混光滑膜和多孔支架的蛋白质酰胺I和酰胺Ⅱ特征峰大大减弱,酰胺Ⅲ特征峰消失,在1016cm-1、598cm-1和554cm-1附近出现了羟基磷灰石(HAp)强尖峰,并且矿化1天后,沸水脱胶1h组的HAp特征峰强于其他组。XRD图谱显示,矿化后的SF/SS共混材料在20.5°附近的Silk Ⅱ结晶结构衍射峰强度明显减弱,而出现了对应于HAp的(002)和(211)晶面的衍射峰,并且随着矿化时间延长,HAp的特征衍射峰强度逐渐增强。TG-DTG结果显示,矿化7天后沸水1h、5h和Na2CO3脱胶的SF/SS共混光滑膜的残留率由初始的34.69%、33.65%和 24.83%升高到 58.22%、52.41%和 53.90%。研究结果表明,通过沸水脱胶制备的SF/SS共混材料不仅具有更致密的结构、更优异的力学性能和热稳定性,且能够有效地调控矿物质的成核、生长和聚集,有望为骨组织的高效再生提供一种可能的替代性移植物。