弹性蛋白的层层自组装改性研究

论文摘要

基于弹性蛋白良好的性能和层层自组装技术的在生物材料表面改性中的一系列优点,本课题首先以弹性蛋白膜为基底材料,分别以细胞外基质成分透明质酸、Ⅰ型胶原和透明质酸、天然多糖壳聚糖为组装材料通过层层自组装成功的对弹性蛋白膜进行了表面改性;其次,将弹性蛋白部分降解后应用冷冻干燥法制备了弹性蛋白三维支架,并对支架进行了自组装改性探索。1.成功在弹性蛋白膜表面构筑了透明质酸/胶原多层膜,扫描电镜测试显示,随组装层数增加弹性蛋白膜表面粗糙程度逐渐降低,组装14层后弹性蛋白膜表平整,缺陷基本消失,组装14层的弹性蛋白膜纵切面照片直观证明了基材表面多层膜结构的存在;X光电子能谱测试证实了组装膜为透明质酸/胶原;紫外-可见光谱测试证实了透明质酸/胶原多层膜的线性增长;动态接触角测试表明,组装后弹性蛋白膜表面呈现良好的亲水性,组装14层样品的前进接触角由组装前的121.76°降低到69.33°;拉伸测试显示弹性蛋白拉伸强度在840-870 KPa范围内,断裂伸长率在140-160%范围内,改性对其力学性能影响不大。2.成功在弹性蛋白膜表面组装了层透明质酸/壳聚糖多层膜,扫描电镜照片显示,随组装层数增加弹性蛋白膜表面粗糙程度逐渐降低,组装14层的弹性蛋白膜的表面平整,表面缺陷显著减少;X光电子能谱测试表明组装膜为透明质酸/壳聚糖;动态接触角测试显示,组装后弹性蛋白膜表面呈现良好的亲水性,组装14层样品的前进接触角由组装前的121.76°降低到80.13°;拉伸测试显示弹性蛋白拉伸强度在840-870 KPa范围内,断裂伸长率在130-160%范围内,改性对其力学性能几乎没有影响。3.成功制备了性能较好的弹性蛋白三维支架,0.15 mol/L NaOH溶液降解2.5 h后制备的支架的孔径可达100μm且较均匀,孔隙间贯通性较好,孔隙率为76.2%,吸水率为126.3%,拉伸强度可达112.6 KPa,0.3 mol/L草酸溶液降解4 h后制备的支架平均孔径在80-100μm左右,孔隙间贯通性较好,孔隙率为83.7%,吸水率为156.5%,拉伸强度为81.5 KPa。并初步利用1、2中的方法对性能较好的弹性蛋白支架进行了表面改性,改性后支架的表面形貌没有明显的变化、孔径基本不变、孔隙率有所降低、吸水能力明显提高、拉伸强度有所提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 弹性蛋白的研究现状
• 1.2.1 弹性蛋白结构和组成
• 1.2.2 弹性蛋白的性质及功能
• 1.2.2.1 弹性蛋白的溶解性能
• 1.2.2.2 弹性蛋白的弹性与延展性能
• 1.2.2.3 弹性蛋白的降解性能
• 1.2.3 弹性蛋白的作为生物材料的来源与制备
• 1.2.3.1 含弹性蛋白的脱细胞组织
• 1.2.3.2 纯弹性蛋白的制备
• 1.2.3.3 弹性蛋白水解产物的制备
• 1.2.3.4 合成弹性蛋的制备
• 1.2.4 弹性蛋白在生物医用材料中的应用
• 1.2.4.1 纯弹性蛋白材料
• 1.2.4.2 弹性蛋白复合材料
• 1.2.4.3 弹性蛋白水解产物材料
• 1.2.4.4 基因工程类弹性蛋白材料
• 1.2.5 弹性蛋白材料的发展前景
• 1.3 层层自组装技术
• 1.3.1 层层自组装的制备和成膜机理
• 1.3.2 多层膜组装的影响因素
• 1.3.3 层层自组装技术在生物材料改性中的应用
• 1.3.2.1 层层自组装构筑生物惰性表面
• 1.3.2.2 层层自组装构筑生物活性表面
• 1.3.2.3 层层自组装构筑药物缓释涂层
• 1.3.2.4 层层自组装构筑抗菌涂层
• 1.4 本课题的提出与研究思路
• 第二章 透明质酸/胶原层层组装改性弹性蛋白研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料及仪器
• 2.2.1.1 主要原料与试剂
• 2.2.1.2 主要仪器及设备
• 2.2.2 实验过程
• 2.2.2.1 弹性蛋白膜的制备
• 2.2.2.2 弹性蛋白膜的改性
• 2.2.3 改性弹性蛋白膜性能测试
• 2.2.3.1 扫描电子显微镜测试
• 2.2.3.2 X射线光电子能谱测试
• 2.2.3.3 紫外-可见光谱测试
• 2.2.3.4 动态接触角测试
• 2.2.3.5 力学性能测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 扫描电镜分析
• 2.3.2 X射线光电子能谱分析
• 2.3.3 紫外-可见光谱分析
• 2.3.4 表面亲水性分析
• 2.3.5 力学性能分析
• 2.4 本章总结
• 第三章 透明质酸/壳聚糖层层组装改性弹性蛋白研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料及仪器
• 3.2.1.1 主要原料与试剂
• 3.2.1.2 主要仪器及设备
• 3.2.2 实验过程
• 3.2.2.1 弹性蛋白膜的制备
• 3.2.2.2 弹性蛋白膜的改性
• 3.2.3 改性弹性蛋白膜样品的性能测试
• 3.2.3.1 扫描电子显微镜测试
• 3.2.3.2 X射线光电子能谱测试
• 3.2.3.3 动态接触角测试
• 3.2.3.4 力学性能测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 扫描电镜分析
• 3.3.2 X射线光电子能谱分析
• 3.3.3 表面亲水性分析
• 3.3.4 力学性能测试
• 3.4 本章总结
• 第四章 弹性蛋白支架的制备及初步改性研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验药品及仪器
• 4.2.1.1 实验药品
• 4.2.1.2 实验仪器设备
• 4.2.2 实验过程
• 4.2.2.1 弹性蛋白支架的制备
• 4.2.2.2 弹性蛋白支架的初步改性
• 4.2.3 支架及改性支架样品性能测试
• 4.2.3.1 扫描电子显微镜测试
• 4.2.3.2 孔隙率的测定
• 4.2.3.3 支架吸水能力测试
• 4.2.3.4 支架力学性能测试
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 弹性蛋白支架部分
• 4.3.1.1 弹性蛋白支架的微观形貌分析
• 4.3.1.2 支架孔隙率分析
• 4.3.1.3 亲水性能分析
• 4.3.1.4 力学性能测试分析
• 4.3.2 弹性蛋白支架改性部分
• 4.3.2.1 改性支架的微观形貌分析
• 4.3.2.2 孔隙率分析
• 4.3.2.3 亲水性能分析
• 4.3.2.4 力学性能测试分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 全文结论
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢