维生素C功能化丝素蛋白纳米纤维的制备和表征

摘要

维生素C是一种重要的生物活性因子，具有许多重要的生理功能。除了人类以外，几乎所有的动物都能合成维生素C。目前，维生素C作为护肤品中的生物活性因子已经引起了广泛的关注。研究证明，维生素C在抗氧化过程中起着重要的作用，它能去除和淬灭自由基。作为一种抗氧化剂，维生素C还能保护皮肤免受紫外线伤害、光敏反应、光老化以及皮肤癌等。然而，维生素C遇到光、潮湿和氧等很不稳定。此外，许多生物活性因子包括维生素C很难穿透皮肤角质层。因此，为了更有效地递送维生素C以充分发挥它的功能为皮肤所用，有必要开发一些稳定的维生素C衍生物和先进的载体。
　　 丝素蛋白是家蚕丝的主要成份，它是一种天然高分子蛋白。最近，丝素蛋白以其优异的生物学性能，比如好的透氧透气性、良好的生物相容性和生物可降解性、低免疫原性、独特的力学性能等引起了广泛研究者的兴趣。此外，丝素蛋白还能帮助皮肤保持水份、保护皮肤免于紫外线伤害以及去除皮肤黑色素等。实际上，丝素蛋白已经作为常用的添加剂，广泛应用到食品、医药以及护肤品等行业中。
　　 静电纺丝技术是一种制备纳米纤维简单而有效的方法，静电纺纳米纤维以其孔隙率高、比表面积大等独特的性能已被广泛应用到各个领域。近年来，静电纺丝素蛋白纳米纤维模拟细胞外基质引起了越来越多的关注。
　　 我们目前的工作发展了一种简单、安全、有效的即来自静电纺丝素蛋白水溶液的纳米纤维以75％的乙醇蒸汽处理，它将丝素蛋白的后处理和灭菌过程巧妙地结合在一起。核磁共振和X-衍射分析证实，这种后处理成功地将丝素蛋白纳米纤维基质的结构从SilkI转变为SilkⅡ。生物学分析表明这样制备的丝素蛋白纳米纤维基质有利于细胞的生长。这种巧妙的处理方式对于设计和制备各种各样的载药纳米纤维为组织工程所用是非常有意义的。
　　 借助于以上绿色制备工艺，我们成功制备了维生素C/丝素蛋白复合纳米纤维。扫描电镜分析显示维生素C的加入有利于在低浓度下静电纺丝素蛋白水溶液。同时，核磁共振和X-衍射分析表明维生素C的加入并没有影响丝素蛋白纳米纤维基质的结构，经过75％的乙醇蒸汽处理，复合纳米纤维的结构从SilkI转变为SilkⅡ。这样负载维生素C的丝素蛋白纳米纤维基质展现了较快的维生素释放行为，这可能对于复合纳米纤维基质作为治疗介质和护肤品是非常有意义的。实时荧光定量PCR结果表明，丝素蛋白纳米纤维在一定程度上能促进细胞超氧化物歧化酶的表达，而维生素C/丝素蛋白复合纳米纤维基质则能明显促进细胞谷胱甘肽过氧化物酶的表达，这对于复合纳米纤维在组织工程中的应用是非常有意义的。
　　 因此，负载维生素C的丝素蛋白纳米纤维基质能更有效地递送维生素C到皮肤组织以满足外用的需要，因为复合纳米纤维不仅整合了丝素蛋白和维生素C的优势，它还具有纳米纤维的独特性能。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 组织工程概述

1．2 维生素相关研究

1．3 丝素蛋白研究进展

1．4 静电纺丝概述

1．5 统计学分析

1．6 本课题提出的目的和意义

1．7 本文的研究内容

第二章 静电纺丝素蛋白及其后处理

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验材料和仪器

2．2．2 丝素蛋白的制备

2．2．3 丝素蛋白纺丝液的制备

2．2．4 丝素蛋白／模型药物(罗丹明)纺丝液的制备

2．2．5 纳米纤维的制备

2．2．6 纳米纤维基质的后处理及灭菌

2．2．7 纳米纤维的扫描电镜(SEM)分析

2．2．8 核磁共振分析

2．2．9 X-射线衍射分析

2．2．1 0 纳米纤维基质的细胞相容性检测

2．3 结果与讨论

2．3．1 丝素蛋白纳米纤维基质的形貌

2．3．2 核磁共振分析

2．3．3 X-衍射分析

2．3．4 纳米纤维基质对细胞活性的影响

2．3．5 细胞在纳米纤维基质上的表观行为

2．3．6 后处理及灭菌工艺对药物的影响

2．4 讨论

2．5 结论

第三章 维生素C／丝素蛋白纳米纤维基质的制备、表征及功能性检测

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验材料和仪器

3．2．2 丝素蛋白的制备

3．2．3 丝素蛋白纺丝液的制备

3．2．4 维生素／丝素蛋白纺丝液的制备

3．2．5 纳米纤维的制备及后处理

3．2．6 纳米纤维的扫描电镜(SEM)分析

3．2．7 核磁共振分析

3．2．8 X-射线衍射分析

3．3 纳米纤维基质的细胞相容性检测

3．3．1 细胞培养

3．3．2 材料制备

3．3．3 细胞种植

3．3．4 MTT分析

3．3．5 扫描电镜分析

3．3．6 纳米纤维基质对成纤维细胞及相关功能基因表达的影响

3．4 结果与讨论

3．4．1 丝素蛋白纳米纤维基质的形貌

3．4．2 核磁共振分析

3．4．3 X-衍射分析

3．4．4 纳米纤维基质对细胞活性的影响

3．4．5 细胞在纳米纤维基质上的表观行为

3．4．6 维生素C功能化丝素蛋白纳米纤维基质对细胞功能和相关功能基因的影响

第四章 总结

4．1 总结

4．2 后续工作建议

参考文献

附录 攻读硕士学位期间科研及发表论文情况

致谢