壳聚糖/丝素蛋白-海藻酸双功能复合膜的设计及其生物学性能评价

摘要

缘于肌腱的特殊生理结构，肌腱损伤后常与周围组织发生粘连，严重影响肌腱的滑动功能。肌腱损伤的修复机制包括内源性愈合和外源性愈合。前者表现出更好生物机械性能和较轻的功能障碍;后者通过周围鞘和滑膜的长入，易形成疤痕，导致肌腱的粘连。故控制外源性愈合的同时促进内源性愈合是预防肌腱粘连的重要途径。据研究表明，海藻酸钠(Alginate，Alg)能抑制成纤维细胞的粘附;丝素蛋白(silk fibroin，SF)膜材料具有较强的机械强度和较好组织诱导性，但纯丝素蛋白膜易碎，延展性差。壳聚糖（Chitosan，CS）膜拥有良好的弹性，与丝素复合可制备出高柔韧度和高机械强度的生物膜材料。
　　目的：
　　制备既能促进肌腱修复，又能抑制粘连形成的生物膜。
　　方法：
　　采用自然风干成膜法制备壳聚糖/丝素蛋白(CS/SF)混合膜，再通过涂层的方式将海藻酸钠膜(Alg)复合在CS/SF膜上，制备出双层复合膜。经红外光谱(FT-IR)对其结构进行表征，扫描电镜(SEM)对其表面形貌进行观察，再检测其溶胀性能、机械性能、表面亲水性、体外降解性能。经细胞学实验评估Alg膜对L929细胞的抑制作用和CS/SF膜对肌腱细胞促进作用。最后，将CS/SF-Alg膜植入大鼠体内，评价其生物组织相容性。
　　结果：
　　FT-IR示SF与CS混合会促进丝素蛋白发生β折叠，CS与Alg之间存在静电吸附。SEM示CS/SF膜拥有沟壑状的表面形貌和纳米介孔结构，Alg膜具有疏松的类水凝胶样结构。机械性能测试示CS/SF8∶2膜的断裂伸长率达到最大值46.85％。CS/SF7∶3膜抗拉强度达到最大值21.19Mpa。亲水性检测示CS/SF膜的接触角约为70°，Alg膜的接触角也在70°左右。溶胀性能检测示CS/SF3∶7膜的溶胀率约为70％，Alg膜的溶胀率大于120％。体外降解实验示CS/SF膜4周后的残余质量分数为82％～85％。Alg膜的残余质量分数为55％。细胞学实验显示L929细胞在Alg膜上呈类圆形，细胞的数量较少;肌腱细胞在CS/SF膜上生长比对照组的快。细胞迁移实验显示L929细胞在CS/SF膜上的迁移速度比在CS膜上的快。材料皮下植入4周后，CS/SF-Alg膜的双层结构仍然可见，第1周有较轻的炎症反应，之后逐渐消失。
　　结论：
　　本研究利用CS、SF和Alg制备出一种具有复层结构的双功能膜。具有较强的机械性能、合适的溶胀性能、较好的亲水性以及较合理的降解性能。该双层膜具有良好的生物组织相容性，CS-SF膜能促进肌腱细胞的增殖与迁移，Alg膜能抑制成纤维细胞的粘附，在肌腱损伤修复的应用中具有独特的潜在价值。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 肌腱的结构和营养

1．2 肌腱的愈合过程和粘连形成机制

1．3 肌腱粘连预防的研究进展

1．4 壳聚糖的性质及其在抗肌腱粘连中的应用

1．5 丝素蛋白的性质及其在医疗领域的应用

1．6 海藻酸钠的性质及其在医疗领域的应用

1．7 防粘连膜制备技术的研究进展

1．8 本论文的研究的目的、内容和主要创新点

第二章 壳聚糖／丝素蛋白-海藻酸钠双层膜的制备及其理化性能的研究

2．1 实验材料和仪器

2．2 实验方法

2．3 实验结果与讨论

2．4 本章小结

第三章 壳聚糖／丝素蛋白-海藻酸双层膜的体外生物学性能研究

3．1 实验材料和器材

3．2 实验方法

3．3 实验结果与讨论

2．4 本章小结

第四章 壳聚糖／丝素蛋白-海藻酸钠双层膜组织相容性评价

4．1 实验材料和器材

4．2 实验方法

4．3 实验结果和讨论

4．4 本章小结

5．1 研究总结

5．2 需进一步开展的工作

参考文献

论文发表情况

致谢

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