论文部分内容阅读
骨缺损是临床上常见的疾病，对硬组织修复材料的探索一直是生物医用材料领域的研究热点之一。羟基磷灰石是构成人骨无机质的主要成分，具有优异的生物相容性、生物活性和骨传导性，能与骨组织形成牢固的键合，是理想的骨修复材料。但其脆性大，在生理条件下抗疲劳性不强，从而限制了其临床应用。丝素蛋白是从蚕丝中提取的一种天然纤维蛋白，由18种氨基酸组成，具有优良的理化性质和生物相容性。如果将羟基磷灰石与丝素蛋白相复合，扬长避短，优势互补，可望得到一种理想的骨修复替代材料。
本研究以Ca(OH)2和H3PO4为原料，采用共沉淀法合成了羟基磷灰石(Hydroxyapatite，HA)粉体，探索了HA的合成条件。用中性盐水解的方法获得以无规线团结构为主的丝素蛋白(SF)，再经乙醇处理得到具有β-折叠结构的丝素蛋白(ALSF)。以两种不同结构的丝素蛋白作为羟基磷灰石(HA)沉积的有机模板，诱导HA的结晶，合成了HA/SF和HA/ALSF复合粉末，研究了SF对HA结晶的影响。利用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)对复合样品进行了检测和分析。结果表明HA分别与不同结构丝素蛋白发生结合，形成了复合材料。复合粉末中HA晶体为弱结晶态，CO32-进入了HA的晶格，与人体骨中的HA结构相似。丝素蛋白影响HA晶体形核和生长，不同结构丝素蛋白对生成的复合材料形貌、结晶尺寸有不同作用，合成的HA颗粒为长80～120nm，宽30～40nm的短棒状，HA/SF颗粒为长90～200nm，宽20nm左右的针状，HA/ALSF晶体颗粒为长70～110nm，宽20～30nm的长棒状。SF和ALSF都起到诱导HA晶体沿c轴择优生长的作用。
模拟天然骨的组成和结构，采用共混法将羟基磷灰石晶体匀浆与丝素蛋白溶液均匀混合，通过冷冻干燥的方法制备了不同HA含量的HA/SF多孔支架材料。测试分析结果显示制得的HA/SF多孔支架是一种匀相复合材料，含有少量CO32-的弱结晶HA均匀分散在SF基质之中；FTIR和XRD图谱显示复合材料中羟基磷灰石和丝素蛋白的结构未发生明显变化；对支架材料的微观结构观察发现，制得的多孔支架材料孔径较大，孔隙率较高，孔隙分布均匀且孔与孔之间相互贯通，样品支架材料孔隙率都在70％以上，孔径大多分布于95～160μm，基本符合骨组织工程支架材料对孔隙及孔径结构的要求；力学方面，样品支架材料的压缩模量随HA在支架材料中含量比例的升高逐渐升高，但支架材料的机械强度较低。