鱼鳞胶原基质的复合改性及其在创面中的初步应用研究

发布时间：2017-10-10 08:28

  本文关键词：鱼鳞胶原基质的复合改性及其在创面中的初步应用研究

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【摘要】：课题研究目的:目前,外创伤治疗面临的伤口感染、伤口修复缓慢、反复开裂、疤痕形成严重等问题一直未得到很好地解决。胶原基创伤修复材料中,胶原海绵因其良好的结构和生物学特性成为解决创伤问题较为普遍且简单的手段。但胶原材料的来源、与人体的免疫反应等问题对降低胶原产品成本、提高胶原产品的生物安全性提出了新的更高要求。因此,本文有针对性的选择了价格低、来源广、抗原性及过敏性低的鱼鳞Ⅰ型胶原为研究基质,旨在提高资源利用率,降低胶原产品成本。同时在保证胶原三螺旋结构完整的条件下对鱼鳞胶原进行改性探索:混合不同源胶原及添加两种天然改性物质研究改性的协同作用。希望提高胶原热稳定性、结构稳定性的同时减少改性物质的添加量,提高胶原海绵应用性能。课题研究方法:酸性条件下酶解提取鱼鳞Ⅰ型胶原,通过紫外吸收光谱、傅里叶红外吸收光谱以及SDS-PAGE凝胶电泳鉴定提取胶原的纯度及结构。用稀醋酸溶解制备一定质量分数的胶原凝胶,凝胶经冷冻成型后冷冻干燥获得胶原海绵。对胶原海绵的改性加工主要分两步,第一步是混合不同源胶原,对鱼鳞胶原进行混合重组改性;第二步是以混合胶原为基质,用壳聚糖和双醛海藻酸钠同步复合改性胶原。通过改性后胶原海绵的结构、性质变化评价改性结果。通过红外吸收光谱、体外成纤维能力评价胶原特殊的三螺旋结构变化,通过酶解稳定性、热变性温度、热失重变化评价交联和性质变化,扫描电镜和吸水性评价海绵的孔隙和空间结构变化。对于胶原/壳聚糖混合物复合改性海绵的抑菌性和载药前后的生物安全性,通过抗菌性实验和细胞增殖及毒性实验评定,最后通过创伤修复实验评价改性海绵的治疗性能。同时,还初步探索了两常用成型温度(4℃和室温(RT=25±0.5℃))对胶原海绵结构变化的影响。课题研究结果:胶原的紫外最大吸收波长、红外吸收光谱的特征峰以及SDS-PAGE凝胶电泳的条带均显示所提取的鱼鳞胶原与实验室提供的猪皮、牛腱胶原为具有完整三螺旋结构的典型Ⅰ型胶原,纯度较高,基本没有小分子杂质。鱼鳞胶原混合猪皮、牛腱Ⅰ型胶原的改性,红外光谱的特征峰显示混合改性对胶原的三螺旋结构未造成影响,结构完整性保持良好。两种胶原混合后胶原海绵的吸水性均出现最佳值,可达到干重的10倍,反应了孔隙结构和持水性能的变化。扫描电镜更直观的显示了混合胶原的纤维结构变化,连接胶原的微纤维明显增加,胶原海绵的孔隙规整度也得到提高。胶原海绵的酶解稳定性和热稳定性结果显示混合牛腱胶原对提高鱼鳞胶原的稳定性效果显著,当鱼鳞胶原与牛腱胶原比例为1:2时变化最明显,24h酶解率可由90%降至50%,热变性温度可由48.7℃提高至63℃,失重比例也由84%降低至59%。另一方面,根据对混合改性胶原综合分析选定混合鱼鳞/牛腱胶原2:1为基质,进行壳聚糖和双醛海藻酸钠的复合改性研究。复合改性胶原海绵的胶原的三螺旋结构保持良好,体外成纤维能力得到了一定程度的增强。而热稳定性以及海绵的吸渗性能也均得到明显提高,热变性温度从63℃增加到86℃,失重比例从67.5%降到51%。同时,两成型温度对胶原改性也影响极小。此外,抑菌圈实验显示胶原复合改性后的抑菌性变化不大(均可达到70%以上)。生物相容性实验显示改性胶原海绵安全可靠、无细胞毒性,对细胞的增殖、生长均具有促进作用,创伤修复实验显示了良好的应用性能。课题研究结论:混合重组对鱼鳞胶原基质海绵特殊的三螺旋结构未造成影响,同时,鱼鳞胶原与牛腱胶原混合重组后的酶解稳定性、热变性温度均得到增加,连接胶原基本结构间的微纤维也增加,胶原的交联度得到提高,但这些提高均在改性前后两种胶原的稳定性范围内。同时,不同源胶原混合重组后的空间结构更加均匀,更利于吸水和保水,吸水性和保水性最大值高于改性前的任何一种胶原。壳聚糖和双醛海藻酸钠复合改性也不会破坏胶原特殊的三螺旋结构,改性后胶原的结构稳定性得到增加,成纤维能力、热变性温度等均得到显著提高,空间结构更加均匀,同时,双醛海藻酸钠复合胶原/壳聚糖混合物改性,在增加胶原海绵结构稳定性的同时不会破坏壳聚糖的抑菌性,初步确定双醛海藻酸钠复合改性的最适宜质量分数为10%,与壳聚糖改性有一定的协同效果,当质量分数超过10%时对稳定性等的影响作用不明显。同时,分析表明,两常用的反应温度对胶原海绵的结构性质变化影响极小,复合改性胶原在提高理化性质的同时,生物安全性较好,可以作为理想的生物医用敷料,鱼鳞胶原的采用也降低了材料成本,值得更深入的研究。
【关键词】：胶原 提取 混合重组 改性
【学位授予单位】：中国人民解放军军事医学科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 中文摘要9-11
• Abstract11-14
• 第一章 绪论14-27
• 1.1 胶原14-21
• 1.1.1 来源14-15
• 1.1.2 鱼鳞胶原15
• 1.1.3 胶原提取15-17
• 1.1.4 应用17-21
• 1.2 胶原改性21-23
• 1.2.1 物理交联法21-22
• 1.2.2 化学交联法22-23
• 1.3 载药胶原23-25
• 1.3.1 胶原载荷的活性因子23-24
• 1.3.2 载药微球的分类24
• 1.3.3 载药微球的制备24-25
• 1.4 课题的提出和拟研究的内容25-27
• 第二章 鱼鳞胶原的提取及鉴定27-36
• 2.1 引言27-28
• 2.2 实验部分28-33
• 2.2.1 材料与仪器28-29
• 2.2.2 鱼鳞胶原提取29
• 2.2.3 胶原的分析鉴定29-33
• 2.2.3.1 紫外吸收光谱29-30
• 2.2.3.2 SDS-PAGE凝胶电泳30-32
• 2.2.3.3 傅里叶红外光谱(FTIR)分析32-33
• 2.3 结果与讨论33-35
• 2.3.1 紫外吸收光谱分析33-34
• 2.3.2 SDS-PAGE凝胶电泳分析34
• 2.3.3 傅里叶红外吸收光谱分析34-35
• 2.4 结论35-36
• 第三章 混合重组胶原的改性研究36-46
• 3.1 引言36
• 3.2 实验部分36-39
• 3.2.1 材料与仪器36-37
• 3.2.2 实验方法37-38
• 3.2.2.1 改性胶原海绵制备37-38
• 3.2.3 重组胶原海绵的性质分析38-39
• 3.2.3.1 傅里叶红外光谱(FTIR)测试38
• 3.2.3.2 吸渗性能测试38
• 3.2.3.3 扫描电镜(SEM)观察表面结构38
• 3.2.3.4 酶解稳定性测试38-39
• 3.2.3.5 热稳定性测试39
• 3.3 结果与讨论39-45
• 3.3.1 傅里叶红外光谱(FTIR)分析39-40
• 3.3.2 吸渗性能分析40-41
• 3.3.3 扫描电镜(SEM)分析41-42
• 3.3.4 酶解稳定性分析42-43
• 3.3.5 热变性(DSC)分析43-44
• 3.3.6 热失重(TG)分析44-45
• 3.4 结论45-46
• 第四章 双醛海藻酸钠对壳聚糖与胶原基质的复合改性研究46-59
• 4.1 引言46-47
• 4.2 实验部分47-51
• 4.2.1 材料与仪器47-48
• 4.2.2 实验方法48-50
• 4.2.2.1 ADA的制备及分析48-49
• 4.2.2.2 复合改性胶原海绵的制备49-50
• 4.2.3 复合改性胶原海绵的性质分析50-51
• 4.2.3.1 傅里叶红外光谱测试(FTIR)50
• 4.2.3.2 体外成纤维能力测试50
• 4.2.3.3 复合改性胶原的热变性温度(DSC)测试50
• 4.2.3.4 复合改性胶原的热失重(TG)测试50-51
• 4.2.3.5 复合改性胶原海绵的吸水性测试51
• 4.2.3.6 复合改性胶原海绵的扫描电镜(SEM)观察51
• 4.2.3.7 复合改性胶原海绵的抑菌性测试51
• 4.3 结果与讨论51-58
• 4.3.1 ADA的结构与分析51-52
• 4.3.2 复合改性胶原的FTIR分析52-53
• 4.3.3 复合改性胶原的体外成纤维能力分析53
• 4.3.4 复合改性胶原的DSC分析53-54
• 4.3.5 复合改性胶原的TG分析54-55
• 4.3.6 复合改性胶原的吸水性分析55-56
• 4.3.7 复合改性胶原的扫描电镜分析56-57
• 4.3.8 复合改性胶原的固态抑菌试验分析57-58
• 4.4 结论58-59
• 第五章 改性胶原海绵的生物相容性及在创伤中的应用研究59-67
• 5.1 引言59
• 5.2 实验部分59-62
• 5.2.1 试剂与仪器59-60
• 5.2.2 实验方法60-62
• 5.2.2.1 PLGA微球的制备及载荷微球胶原海绵的制备60-61
• 5.2.2.2 改性胶原海绵的生物相容性评价61-62
• 5.2.2.3 改性胶原海绵对创伤修复的应用研究62
• 5.3 结果与讨论62-66
• 5.3.1 复合改性胶原生物相容性分析62-65
• 5.3.2 复合改性胶原对创伤的修复分析65-66
• 5.4 结论66-67
• 结论与展望67-69
• 参考文献69-74
• 在学期间取得的成果及发表的代表性论著74-89
• 作者简历89-90
• 致谢90

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本文编号：1005348