甲醇、戊二醛交联剂对丝素蛋白/明胶多孔支架的性能影响

为了对比甲醇、戊二醛两种交联剂对丝素蛋白/明胶复合多孔支架的性能影响,采用冷冻干燥法等比例制备该支架,分两组分别用甲醇和戊二醛进行交联。通过观察支架的微观形貌,测量支架的孔隙率、吸水率、溶胀率,测试热稳定性及力学性能,比较经两种交联剂处理后支架结构和性能的变化。结果表明,经戊二醛交联后的支架孔隙分布更加规则、均匀,孔隙率、吸水率、溶胀率更高,力学性能更强。采用戊二醛交联丝素蛋白/明胶复合多孔支架,能够使支架性能更加优良。

细菌纤维素-明胶/丝素蛋白双层支架的制备及其性能

为了获得能够模拟尿道组织多尺度结构的细菌纤维素复合明胶/丝素蛋白双层支架,以明胶(Gelatin,Gel)/丝素蛋白(Silk fibroin,SF)为原料,通过冷冻干燥法制备Gel/SF管状多孔支架,并以Gel/SF为模板,采用原位发酵法将细菌纤维素(Bacterial cellulose,BC)与Gel/SF支架复合,获得细菌纤维素-明胶/丝素蛋白(Gel/SF/BC)双层支架,并对Gel/SF/BC双层支架的结构及性能进行测试表征。结果表明:Gel/SF/BC双层支架具有尿道组织的宏观形貌,形成了内致密外疏松的多孔双层结构,外层以Gel/SF多孔支架为骨架,内层由单纯BC膜构成,BC纳米纤维分布在多孔孔壁表面;Gel/SF/BC双层支架具有良好的力学性能、吸水性能及生物相容性。通过该方法制备的双层支架能够高度模拟尿道组织的多尺度结构,有望应用于尿道组织的再生修复。

丝素蛋白-明胶-壳聚糖-羟基磷灰石多孔支架的制备及性能评估

文章以丝素蛋白(SF)、明胶(Gel)、壳聚糖(CS)和羟基磷灰石(Hap)为基础材料,通过真空冷冻干燥和化学交联制备了5组SF-CS-Gel-n Hap多孔支架(Hap-1%、Hap-2%、Hap-3%、Hap-4%、Hap-5%)。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪(XRD)、孔隙率、吸水膨胀率、生物降解率及力学性能研究,筛选出理化性能优越适合全层软骨缺损再生重建的复合支架。随后将其与骨关节炎患者分离提取的软骨细胞共培养,通过细胞黏附率测定、细胞活死染色和CCK-8细胞活性增殖实验等方法评估多孔支架的生物性能,探索其用于修复全层软骨缺损的可行性。结果显示,基于明胶、壳聚糖、丝素蛋白和纳米羟基磷灰石制备的SF-CS-Gel-2%Hap多孔复合支架不仅可以模拟天然骨软骨的细胞外基质(ECM),而且具有良好的生物相容性,能够为营养物质的转运和细胞黏附、增殖和立体生长提供良好的网状骨架,为全层软骨缺损的治疗提供新的选择。

纳米羟基磷灰石／丝素蛋白多孔支架材料的制备和表征

采用硝酸钙-丝素蛋白溶液与磷酸钠反应仿生合成纳米羟基磷灰石／丝素蛋白（n-HA／SF）复合材料，并以NaHC03和NaCl为致孔剂制备了多孔复合支架材料，采用TEM、IR、SEM和EDX对其进行了表征。结果表明，复合材料中HA的粒径在20～50nm之间，是一种CO3^2-部分替代型弱结晶类骨针晶，在形貌和尺寸等方面类似于人体骨磷灰石晶体；HA和SF两相间存在强烈的键合作用，复合支架材料呈高度多乳结构，孔壁上富含微孔，孔隙间贯通性高。EDX分析结果表明，HA在有机基体中分布均匀，钙磷元素比为1.66，当复合材料和致孔剂的比例为1：0．5时，其抗压强度可达20．23MPa。

丝素蛋白/透明质酸复合多孔支架材料的表征及细胞相容性

背景：丝素蛋白和透明质酸具备细胞外基质两种主要成分特征,并且有良好的生物相容性.目的：采用冷冻干燥法制备丝素蛋白/透明质酸复合多孔支架,并观察其表征与细胞生物相容性.方法：将丝素蛋白与透明质酸按10∶1 混合通过冷冻干燥法构建丝素蛋白/透明质酸复合多孔支架并观察其表征.将1×108 L-1的第3～5 代大鼠骨髓间充质干细胞接种在丝素蛋白/透明质酸复合多孔支架上观察其细胞生物相容性.结果与结论：采用冷冻干燥法可以成功制备丝素蛋白/透明质酸复合多孔支架,与纯丝素蛋白支架相比,复合支架具有更好的多孔三维结构.此外,支架制备过程中不含有毒溶剂,支持骨髓间充质干细胞的黏附铺展与增殖.说明实验制备的丝素蛋白/透明质酸复合支架的成孔性好,具有良好的细胞生物相容性.

丝素蛋白/羟基磷灰石/聚多巴胺/BMP-2多孔支架的构建及促进BMSCs成骨分化的研究

目的构建丝素蛋白/羟基磷灰石/聚多巴胺/骨形成发生蛋白-2(SF/HA/PDA/BMP-2)多孔支架并评估其对骨髓间充质干细胞(BMSCs)体外成骨分化能力的影响。方法冷冻干燥法制备SF/HA支架,PDA涂层后复合BMP-2改性,构建SF/HA/PDA/BMP-2多孔支架。以SF/HA支架、SF/HA/PDA支架为对照组,将BMSCs作为种子细胞分别在上述支架上培养,评价3组支架的表面特征、理化性质及细胞生长状态,通过检测碱性磷酸酶(ALP)活性、茜素红染色比较3组支架上BMSCs的成骨分化能力。结果SF/HA支架、SF/HA/PDA支架、SF/HA/PDA/BMP-2支架接触角分别为(54.7±4.8)°、(43.7±3.7)°、(32.3±2.4)°,差异有统计学意义(P<0.05);在PDA涂层及接枝BMP-2后,支架表面粗糙度增加,细胞数量增多;BMSCs在SF/HA/PDA/BMP-2支架上的增殖能力优于其他两组支架(P<0.05)。培养2周后,SF/HA支架、SF/HA/PDA支架、SF/HA/PDA/BMP-2支架上细胞ALP水平分别为(2.9±0.4)、(3.4±0.7)、(6.8±0.8)U/mg,差异有统计学意义(P<0.05);茜素红染色结果提示3种支架均有不同程度的成骨诱导能力,但SF/HA/PDA/BMP-2支架最优。结论SF/HA/PDA/BMP-2多孔支架具有良好的生物相容性,能够促进BMSCs体外增殖及成骨分化,在组织工程骨领域具有广阔的应用前景。

软骨脱细胞基质/丝素蛋白活性支架的构建及其软骨组织工程研究

目的·利用软骨脱细胞基质(acellular cartilage matrix,ACM)与复合天然丝素蛋白(silk fibroin,SF)生物材料,构建具有双网络交联的生物活性组织工程支架,用于软骨组织再生。方法·用核酸酶消化法消化掉软骨组织中细胞相关的免疫原性成分,并将细胞外基质相关糖蛋白、胶原结构保留,用DNA、组织糖胺多糖、胶原定量试剂盒通过分光光度仪检测软骨组织脱细胞效率。将ACM和SF配置成混合溶液,通过加入乙二醇二缩水甘油醚与两者所含羟基、氨基发生亲核交联反应,冷冻干燥制成多孔仿生支架(n=5),同时以相同方法制备仅含有ACM或SF的多孔支架(n=5)。扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)观察支架微观孔隙结构,并通过力学测试对不同组支架的力学强度、弹性模量以及回弹性进行评估,以吸水率反映支架的内外物质交换能力。分离并培养兔耳软骨细胞,接种于ACM-SF支架上,SEM观察培养1、4、7 d后细胞在支架上的黏附、分布与基质分泌情况,活/死细胞双染色观察细胞活力状况,通过CCK-8检测支架的细胞毒性,并于裸鼠皮下植入细胞支架复合物,体内培养4周、8周后,行组织学检测。各组间比较采用单因素方差分析。P<0.05为差异具有统计学意义。结果·经酶消化后的软骨脱细胞基质几乎无细胞残留,并保留了软骨细胞外基质活性成分。ACM-SF制备的复合支架具有相互连通的微孔结构和良好的弹性,湿态下多次压缩后能恢复原状,ACM-SF的吸水率达到了近20倍,为细胞黏附环境提供了有效的物质交换条件。此外,该支架无生物毒性,具有促进软骨细胞增殖的能力;组织学检测显示,ACM-SF支架可在体内再生均质、典型的软骨组织。结论·ACM-SF复合多孔支架具有良好的仿生微环境,可应用于组织工程软骨再生。

丝素蛋白／纳米生物玻璃复合多孔支架的结构与性能

采用冷冻干燥法制备了丝素蛋白(SF)/纳米生物玻璃(NBG)复合多孔支架材料。并用XRD、FT-IR、SEM等对SF/NBG复合支架进行了结构与性能表征。结果表明,SF/NBG复合多孔支架孔连通性较好,孔径为150～300μm,孔隙率为80.6%～90.3%;同时NBG的加入促进了复合多孔支架中SF的构象部分由无规卷曲向β-折叠转变。复合多孔支架抗压强度和抗压模量相比于纯SF多孔支架有较大提高。采用模拟体液浸泡实验研究了复合支架的体外生物活性,并用XRD、FT-IR和FESEM对试样表面进行了表征。结果显示,复合多孔支架经模拟体液浸泡7d后,表面沉积出类骨羟基磷灰石(HA)层,NBG的加入能加快复合多孔支架表面沉积类骨HA的速度。研究结果显示SF/NBG复合多孔支架材料有望作为生物活性良好的骨组织修复材料。

蚕丝蛋白/明胶多孔肝组织支架的制备及性能研究

采用冷冻干燥法制备了蚕丝蛋白/明胶多孔支架,并分别在-20℃和-70℃预冻,以观察支架的微孔结构,测量支架的孔隙率、溶胀吸水性及力学性能,研究HepG2细胞在支架中的生长增殖情况.结果表明:随预冻温度降低,支架的孔径减小且微孔分布更加均匀,孔隙率及力学性能均得到提高.细胞培养结果显示:随预冻温度降低,支架的细胞贴壁率减小,-20℃预冻支架中的细胞数量稳步增加,而-70℃预冻支架中的细胞在培养前期生长良好,在培养后期增殖受到限制.此项研究证明,采用冷冻干燥法可以成功制备蚕丝蛋白/明胶多孔支架,通过改变预冻温度可以控制支架的孔隙结构及性能.

基于丝素蛋白材料构建骨组织修复支架的三维多孔结构体系的研究进展

随医学技术和认知水平的提高,骨组织缺损的治疗理念逐渐从组织移植向组织再生模式转变。三维(3D)多孔支架在骨组织工程研究中起着关键性的作用,是种子细胞在形成组织之前赖以生存的生物学载体,能为组织再生提供空间场所。本文针对基于丝素蛋白(SF)生物材料构建3D多孔支架的研究进展进行了总结和讨论。首先,概述了自然骨组织的多层次多孔结构特征;其次,总结了SF材料的组成和结构特征,及其卓越的生物相容性、力学性能和生物可降解性能等特性;随后,着重讨论了SF基3D骨组织修复多孔支架典型的制备技术,包括冷冻干燥法、粒子沥滤法、生物3D打印法、复合制造技术对3D支架多孔结构的控制能力,以及多孔结构对细胞生长行为和骨组织再生的影响;最后,对SF构建的骨组织修复支架所面临的挑战和发展前景进行了展望,强调了合成生物技术为解决SF基多孔支架应用于骨组织工程领域所存在的问题提供了有力的工具。

丝素蛋白构建骨组织工程多孔支架制作条件的选择

背景:丝素蛋白支架的致孔技术多采用冷冻或者冷冻干燥法制取,但不同浓度、温度等条件对支架的物理生物性能有影响,对骨组织支架的制取采用何种冷冻方式、哪种浓度尚无明确的专题研究。目的:研究水致孔条件下丝素蛋白溶液质量浓度、冷冻条件、10 g/L聚乙二醇对丝素蛋白支架属性的影响,选择适合骨组织工程支架的制作条件。方法:制备30,60,90 g/L的丝素蛋白溶液,-20℃预冷冻后每种质量浓度的丝素蛋白溶液分4组处理,制备多孔支架:-20℃冷冻处理组、-60℃冷冻处理组、-20℃冻干处理组、-60℃冻干处理组。测定各组支架的孔径、亲水性、致孔率、压缩强度与细胞相容性,扫描电镜下观察支架的微观结构,通过以上结果获得制备多孔支架的最佳冷冻条件与丝素蛋白溶液质量浓度。将聚乙二醇与60 g/L的丝素蛋白溶液混合均匀,-60℃冻干处理制备丝素蛋白多孔支架,检测复合支架的压缩强度、拉伸强度与细胞相容性。结果与结论:(1)由孔径、亲水性、致孔率、压缩强度与细胞相容性实验结果可知,60 g/L丝素蛋白溶液经-20℃预冷冻后再经-60℃冻干处理可获得最佳的多孔支架,该支架的孔径为(213.07±37.89)μm、孔致率为85%,可促进骨髓间充质干细胞的增殖。(2)加入聚乙二醇可提升丝素蛋白支架的压缩强度与拉伸强度(P<0.05)。(3)将骨髓间充质干细胞接种于聚乙二醇-丝素蛋白复合支架上,共培养7 d的扫描电镜显示细胞与支架贴壁充分,细胞表面突触充分舒展;共培养2周时的苏木精-伊红染色显示,细胞贴附于支架壁上,核深染,4周时细胞在支架孔的通道内贴合紧密,充满整个通道,增殖较快;共培养2周的免疫组化染色显示,Ⅰ型胶原、RUNX2、骨钙素呈阴性表达;共培养3周的RT-PCR检测显示,复合支架对骨髓间充质干细胞的分化无影响。(4)结果表明,-60℃条件下60g/L的丝素蛋白溶液经冷冻干燥制作的多孔支架较适合骨组织工程使用,10 g/L的聚乙二醇可提升支架的拉伸和压缩强度,该支架对细胞分化无诱导作用。

丝素蛋白多孔材料及其在组织工程领域的应用

讨论丝素蛋白纤维多孔材料、再生丝素蛋白多孔材料以及丝素蛋白非织造状纳米纤维多孔材料的制备方法和材料性能。认为丝素蛋白多孔材料具有合适的孔径结构和良好的生物相容性,多种组织或器官的细胞可在这些材料上黏附和增殖。综述丝素蛋白多孔材料作为一种优良的组织工程支架材料,在人工皮肤、骨、软骨、人工肌腱和韧带等组织工程领域的应用情况。

静电纺PLA/丝素明胶管状支架的结构与性能

为研制组织工程小口径血管,以良好生物相容性和生物可降解性的聚乳酸(PLA)、丝素蛋白、明胶为原料,通过静电纺丝法,以高速旋转的滚轴为收集装置,构建了外层为PLA纤维和内层为丝素明胶纤维的PLA/丝素明胶复合管状支架(直径为4.5 mm)。采用扫描电镜观察该管状支架的形貌结构;测定其孔隙率及生物力学性能,并在该支架上进行人脐静脉内皮细胞(HUVECs)培养实验。结果表明:PLA/丝素明胶复合管状支架具有较高的断裂强度和较好的柔软性,爆破强度远高于人体的正常血压;支架具有多孔结构,SEM照片显示HUVECs在支架上分化、增殖、生长状态良好。

不同孔径丝素蛋白支架体内降解观察

近年来,丝素蛋白支架因其固有的低免疫原性、良好的生物相容性在组织工程研究中备受关注。通过观察不同孔径丝素蛋白支架在活体Sprague-Dawley(SD)大鼠体内不同时间点降解的形态学特点,了解材料的结构特性对丝素蛋白支架降解的影响。将3种不同孔径丝素蛋白支架:SF1(平均孔径(20±1.5)μm,平均孔隙率86.8%±0.2%)、SF2(平均孔径(100±8)μm,平均孔隙率92.4%±0.1%)、SF3(平均孔径(200±15)μm,平均孔隙率96.6%±0.1%)随机植入12只SD大鼠背部皮下,分别于术后6、12、18、24周随机取材,分别进行大体观察、组织切片HE染色和Masson染色。结果显示,不同孔径丝素蛋白支架在体内的降解速率不同:SF1 24周内未见明降解,SF2 24周内降解约40%,SF3至24周时基本崩解。植入早期丝素蛋白支架主要被炎性细胞及成纤维细胞浸润,后期主要为成纤维细胞,并可见胶原纤维包绕并生长入材料。孔径较大的丝素蛋白支架比孔径较小的降解速度快,可通过改变丝素蛋白支架的孔径有效干预丝素蛋白支架在生物体内的降解速率,以适应不同组织修复的需求。

Gro许旺细胞在不同孔径丝素蛋白支架上的生长(英文)

背景:细胞在生物支架上的生长行为受到支架表面形貌、润湿性、孔径及孔隙率等多种因素影响。目的:观察许旺细胞在不同孔径丝素蛋白支架上的生长情况。方法:制备大孔径50～60μm、小孔径10～20μm两种多孔丝素材料。选用许旺细胞永生化细胞R3[33-10ras3]为种子细胞,当细胞在培养瓶底形成致密单层时即可消化细胞并进行接种实验,将许旺细胞悬液种于不同形貌的多孔丝素材料表面。复合培养1周后,扫描电镜观察许旺细胞的生长形态及增殖等情况。结果与结论:不同孔径丝素材料的表面可见许旺细胞生长情况不一。在10～20μm孔径材料支架上,细胞浓度较低,细胞表现为特异的双极性形态,细胞与细胞之间或平行排列,或首尾相连成细胞链;细胞与细胞之间或平行排列,或首尾相连成细胞链;在50～60μm孔径丝素材料支架上,细胞浓度较高,细胞多为球形,单个分散在多孔支架表面,或呈现成团成串葡萄样聚集在孔的底部,未延展成双极性形态,只有极少量生长在孔与孔之间嵴上的细胞呈双极样。说明多孔丝素蛋白支架的孔径对许旺细胞的黏附、生长有一定的影响,许旺细胞更适合生长在孔径略大于胞体直径的支架材料上。

多孔丝素蛋白材料及其在生物医学领域研究新进展

丝素蛋白因其独特的机械性能和理化性质、良好的生物相容性和可调控的生物降解性,并且物美价廉,在组织工程领域得到越来越多的研究和应用。本文就丝素蛋白多孔材料作为一种优良的组织工程支架材料,在药物载体、人工皮肤、骨、软骨、人工肌腱和韧带等生物医学领域的最新研究进展做一综述。

丝素蛋白/羟基磷灰石多孔复合材料修复骨缺损研究

为了探讨丝素蛋白/羟基磷灰石(SF/HA)复合多孔支架材料的制备及其用于骨缺损的修复,采用超声波凝胶干燥法制备了SF/HA复合材料;以脱胶茧丝为增强材料,水溶性淀粉为制孔剂,通过去离子水萃取法除去淀粉,制备了SF/HA多孔复合材料。对其孔隙率及抗压强度进行测试,并将其植入兔股骨缺损处观察修复的情况。SF/HA多孔复合材料的孔隙率接近75%,孔径尺寸分布约从几微米到400μm,并且孔隙之间相互贯通,其抗压强度可达10 MPa以上,植入兔股骨缺损处未见引起骨组织明显的炎症反应及骨坏死,术后12周发现基本修复骨缺损部位,而空白对照组没有骨生成。SF/HA多孔复合材料可以满足骨组织工程支架的基本要求,用于骨缺损的修复。

丝素蛋白修饰改性的聚羟基脂肪酸酯支架上人体平滑肌细胞的生长

聚三羟基丁酸脂和聚三羟基己酸脂的共聚物(PHBHHx)是一种具有良好强度和韧性的生物可降解高分子材料,可作为组织工程心脏瓣膜支架的选择材料之一.但其生物相容性尚不甚理想.为此,本工作利用丝素蛋白修饰改性高分子多孔支架,以提高支架的生物相容性.并将人体平滑肌细胞接种在该复合支架上进行体外培养,以证实改性效果.其中,用3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴盐(MTT)方法测试细胞生长,评估复合支架的细胞相容性.并用扫描电子显微镜观察细胞在支架上的生长形态.结果显示,丝素蛋白修饰改性后的复合支架更有利于细胞的粘附与生长,平滑肌细胞在支架上表现出良好的生长形态.这表明,丝素能够改善多孔支架的生物相容性,使PHBHHx/丝素蛋白复合物能更适宜作为组织工程心脏瓣膜的支架材料.结果对于进一步研究细胞外间质在复合支架上的生长以及体外培养的组织重建有重要的参考意义.

天然丝素制备三维多孔支架

研究盐沥滤法制备三维多孔丝素支架,在丝素多孔支架上培养人成骨肉瘤细胞、成纤维细胞及肝细胞.研究材料的细胞相容性,发现多种动物细胞在盐沥滤法所制备的丝素多孔支架材料上能够很好地黏附和增殖.通过调整丝素水溶液的浓度、溶解丝素溶剂体系、NaCl添加量和NaCl粒径,制备出结构和性质可以调控的三维支架.该结果为丝素多孔支架材料的制备提供了新的研究思路和方法.

具有“钢筋混凝土”结构的丝素蛋白增强海藻酸钙 支架材料的制备及其性能研究

为改善海藻酸钙(calcium alginate,CA)支架材料的力学性能,本研究在海藻酸盐支架体系中引入了具有良好力学性能的天然丝素蛋白分子(silk fibroin,SF),创新性地通过钙离子迁移带动SF在海藻酸盐体系中分散的方式,构建了一种具有“钢筋混凝土”结构的SF/CA支架。通过对支架材料进行成份、结构和性能的研究,结果表明,该新型丝素蛋白/海藻酸钙多孔支架材料相比于传统海藻酸钙支架,具有更优的力学性能。该支架有可能为组织工程材料提供一种新的选择。