层层组装法改善丝素纤维人工血管材料生物相容性

发布时间：2020-08-24 11:07

【摘要】：自体血管由于数量有限,会对人体造成二次损伤,在临床使用中受到限制。人工血管被视作血管替代物,有极其宽广的应用空间。大口径(内直径6 mm)人工血管在临床中已获得较好的使用成效,相较之下,小口径(内直径≤6 mm)人工血管因远期畅通率不佳,尚未取得较好移植效果。因而,本研究利用层层组装技术(LbL),在丝素纤维人工血管材料(SFF)表面,构建了再生丝素蛋白/壳聚糖(RSF/CHI)_n多层膜,以期改善材料的生物相容性,为研发远期畅通的小口径人工血管提供思路。本论文的主要内容如下:(1)运用层层组装技术,在丝素纤维人工血管材料表面组建(RSF/CHI)_n,通过原子力显微镜和接触角等测试,表征组装前后材料形貌、厚度、粗糙度及亲疏水性变化。(2)通过热重分析、拉伸、顶破与缝合强度实验,测试组装前后材料的热稳定性与力学性能变化。(3)通过体外细胞及血液实验,评价组装前后丝素纤维人工血管材料生物相容性。研究结果与主要结论如下:(1)随着组装进行,组装膜厚度呈现线性增长,粗糙度先增大后减小,(RSF/CHI)_8多层膜厚度为121 nm,粗糙度为56.9 nm。此外,材料表面接触角随最外层物质改变而呈现交替变化。实验结果表明,(RSF/CHI)_n多层膜成功构建。(2)组装过程未对材料的热稳定性和力学性能造成显著损伤。经(RSF/CHI)_8组装后,材料热稳定性和力学性能均满足实际要求。此外,所有样品的湿态强力值显著低于干态值(p0.01),且均满足血管移植物的力学要求。(3)从组装4个(RSF/CHI)双层开始,丝素纤维人工血管材料的生物相容性得到明显改善。组装(RSF/CHI)_8,1天、3天、5天细胞增殖率分别为未组装材料的1.64、2.82和4.45倍。(RSF/CHI)_8和(RSF/CHI)_(10)试样的细胞增殖率、溶血率、血液凝固指数均无显著差异(p0.05)。未组装和组装(RSF/CHI)_8丝素纤维人工血管材料,溶血率分别为(0.72±0.22)%和(0.24±0.12)%。组装(RSF/CHI)_8后,材料10 min和60 min的BCI值分别为0.45±0.03和0.34±0.04,呈现较为优异的抗凝血性。综上所述,通过层层组装技术,不会影响丝素纤维人工血管材料的基本性能,同时能改善材料表面的生物相容性,促进内皮细胞粘附,降低溶血率,起到抗凝血效果。但本课题生物相容性评价实验局限于体外培养,在动态模拟和动物实验等方面,还有待进一步探索。
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ341;R318.08
【图文】：

图 1-1 再生丝素蛋白化学结构式RSF 来源十分广泛，造价很低，还具有良好的机械性能、弹性、可控的生物降解性能和促进细胞生长粘附的作用，如内皮细胞、皮肤成纤维细胞[[58]。丝素蛋白由氨基酸组成，蛋白质酶可以切断其非晶区的链段，降解产物为氨基酸组成的多肽，无细胞毒性，可以被代谢[38]。经过脱胶后得到的 RSF，几乎不会引起机体发生免疫组织反应及炎症[59]。杨新林等人[60]利用 SO2、NH3低温等离子体技术对RSF 膜进行处理，并种植人脐静脉内皮细胞，结果发现，这种处理后的 RSF 膜，对促进内皮细胞附着有很有成效。RSF 具有十分宽广的生物医用应用空间，譬如人造皮肤、人工血管和药物缓释[61,62]。RSF 材料有多种制备方法，主要有：（1）盐淅沥技术或冷冻干燥制备海绵状支架，（2）平面或管状模具灌浇成膜（3）静电纺丝[63]，（4）声处理制备多孔水凝胶[64]。本课题组的秦金桥[65]利用等离子体处理的方法，将不同分子量的 RSF，成功的接枝在 SFF 表面，结果表明，改性使 SFF 呈现出优良的生物相容性。Derya 等

图 1-2 壳聚糖化学结构式有多样的制备壳聚糖人工血管途径，如静电纺、冷冻一种小口径壳聚糖纤维人工血管，这种人工血管材入狗的股主动脉之后，内皮细胞的附着与增殖状况良聚糖/胶原静电纺血管支架，将猪髂动脉内皮细胞种在该材料表面呈现出优良的附着和增殖状况。Zhu 等膜表面构建聚苯乙烯磺酸钠和壳聚糖多层膜，内皮了多层膜的 PLLA 材料表面，HUVEC 的形态呈延展分泌量明显增多。Silva 等人[76]在二维玻片及三维石聚糖和硫酸软骨素多层膜，发现软骨细胞能够呈现优白/壳聚糖在生物医用领域的应用

图 2-1 聚电解质溶液 Zeta 电位与 pH 间的关系1 可以看出，壳聚糖（CHI）和再生丝素蛋白（RSF）的而呈现下降趋势。当聚电解质的 Zeta 电位值在-5 至+发生凝聚，不适合层层组装[87]。当 RSF 的 pH 为 8 时7 0.38 mV，CHI 的 pH 为 5 时，其 Zeta 电位值为 19.4稳定，适合组装。ta 电位测试，优选 pH 为 5 的 CHI 溶液为聚阳离子电解为聚阴离子电解质。素蛋白与壳聚糖多层膜构建如图 2-2 所示，具体步骤如下：制浓度为 1g/L 的 PEI、RSF 和 CHI 溶液，调节 pH 值。预处理后的 SFF 和硅片浸于 1MNaOH 溶液中，静置

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本文编号：2802387