Ⅱ型胶原构建组织工程软骨复合三维纳米支架及其性能研究

发布时间：2020-05-15 12:56

【摘要】：研究目的:构建具备优良组织工程性能和生物性能支架是软骨损伤修复中重要环节。目前组织工程软骨支架在生物活性、生物相容性、形貌结构和理化性能等方面面临挑战。软骨细胞外基质为生物信号传递及软骨细胞增殖、迁移、表型提供稳定环境。利用软骨细胞外基质主要成分——Ⅱ型胶原、透明质酸、硫酸软骨素制备三维纳米支架,在保证材料生物活性和生物相容性同时,完善支架形貌结构,提高支架理化性能。再对材料改性,通过化学反应引入活性基团,改变相互作用,进一步完善支架不足之处,为支架应用于软骨修复奠定基础。研究方法:酶解提取猪关节软骨Ⅱ型胶原,通过SDS-PAGE凝胶电泳、傅里叶红外吸收光谱和氨基酸分析测定胶原结构和氨基酸组成。实验确定水、六氟异丙醇、三氟乙醇混合作为溶剂,首先对不同质量比Ⅱ型胶原、透明质酸、硫酸软骨素静电纺丝。以高碘酸钠作为氧化剂,氧化改性透明质酸和硫酸软骨素,再对不同质量比Ⅱ型胶原、氧化透明质酸、氧化硫酸软骨素静电纺丝。通过红外吸收光谱、扫描电镜、X射线衍射、热重-差热、拉伸实验、水接触角分析支架结构、形貌、热学性能、力学性能和亲疏水性。探索最佳纺丝条件,评价改性前后支架形貌结构和理化性能。研究结果:软骨中提取的胶原经红外吸收光谱结构分析和氨基酸组成分析符合典型胶原特征,SDS-PAGE凝胶电泳中仅显示有α1链和β链两条条带,为高纯度Ⅱ型胶原。水、六氟异丙醇、三氟乙醇以体积比2:1:1配制静电纺丝溶剂,具有优良的溶解性和纺丝性。Ⅱ型胶原、透明质酸、硫酸软骨素静电纺丝支架表征结果显示其具备一定胶原三螺旋结构,分子间存在氢键为主的相互作用,呈现均匀细长纤维交织的网状结构,具有疏水性。支架在质量比6~9:1:1范围内微观形貌良好,热稳定性良好,拉伸性能在质量比7:1:1时达到最优。氧化透明质酸、氧化硫酸软骨素红外吸收光谱显示改性后分子中出现醛基。Ⅱ型胶原、氧化透明质酸、氧化硫酸软骨素静电纺丝支架表征结果显示其同样具备胶原三螺旋结构,分子间形成化学键,氢键为主的分子间作用力减弱。支架在质量比5~10:1:1范围内微观形貌优于改性前支架,纤维上液滴及黏连明显减少。支架热稳定性良好,亲水性较改性前增强,拉伸性能在质量比6:1:1和7:1:1时良好,但较改性前稍有降低。研究结论:Ⅱ型胶原、透明质酸、硫酸软骨素静电纺丝支架具有良好的热学、力学和形貌结构特性。对透明质酸和硫酸软骨素氧化改性改变了其与Ⅱ型胶原间相互作用,分子链结构随之改变。Ⅱ型胶原、氧化透明质酸、氧化硫酸软骨素静电纺丝支架形貌结构得到进一步完善,亲水性提高,热学稳定性不变,力学稳定性稍有降低。软骨细胞外基质材料构建支架具有生物活性和生物相容性优势,改性研究有利于提高支架形貌结构和理化性能,在软骨修复应用中,值得进一步研究。
【图文】：

电泳图,软骨,电泳图

猪软骨ColSDS-PAGE电泳图

谱图,软骨,图谱,吸收峰

第 16页图 2.2 猪软骨 Col FTIR 图谱特三螺旋结构在 FTIR 图谱上反应为特殊的基团吸收峰，中吸收峰可以反映 Col-Ⅱ结构。如图 2.2 所示，FTIR 谱图胺 A 吸收峰，与 N-H，O-H 键伸缩振动有关，2985 cm-1附收峰，与 C-H 键伸缩振动有关，1645 cm-1附近存在酰胺Ⅰ动有关，，酰胺Ⅰ键表征 Col 二级结构，是证明 Col 结构的近存在酰胺Ⅱ吸收峰，与 N-H 键弯曲振动和 C-N 键伸缩振
【学位授予单位】：军事科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R318.08

【参考文献】