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丝素蛋白是从蚕丝中提取的天然高分子纤维蛋白，富含18种氨基酸，是一种天然高分子材料，无毒、可生物降解、和人体具有良好的生物相容性。近年来丝素蛋白在生物医用材料方面的研究和应用得到了广泛的关注，如用做手术缝合线、药物缓释载体、隐形眼镜、人工血管、人工肌键和韧带、创面覆盖物、硬脑膜修补材料、细胞培养基质等。但传统的丝素膜在醇化处理后具有较大的脆性，阻碍了丝素蛋白在生物医用材料方面的研究和应用。本课题组曾采用溶胶-凝胶法制备纳米改性再生丝素膜，并对其结构及性能进行了研究，结果表明纳米TiO2粒子促使丝素蛋白构象发生了转变，宏观上体现为丝素膜的水溶性、力学性能及热学性能等得到了较好的改善。在此基础上，本文采用冷冻干燥的方法，制备了纳米TiO2/丝素蛋白多孔膜，并对其结构与性能及降解和生物相容性进行了研究。
本课题的主要工作内容及结论如下：
1.采用冷冻干燥的方法成功制备了纳米TiO2/丝素蛋白多孔膜。
2.采用SEM、XRD、FTIR等分析手段表征了纳米TiO2/丝素蛋白多孔膜的表面和内部形貌、微细结构，研究了纳米TiO2对丝素蛋白构象的影响。结果如下：
(1.SEM表明冷冻干燥后的纳米TiO2/丝素蛋白膜呈现多孔的结构，孔为不规则多角形形态，孔与孔内部相互贯通，孔分布均匀，经压汞仪测试，平均孔径为22～6.μm，孔隙率为85％～92％。
(2)由XRD、FTIR测试表明：随着纳米TiO2的加入，纳米TiO2能够诱导丝素膜的构象转变，由于丝素和纳米粒子形成分子间氢键，导致丝素分子重排，从无序状态转变为有序排列，从而丝素的构象从无规线团或Sil.I转变为Sil.II构象。并且纳米TiO2的量增大，丝素蛋白的结晶度变大。
3.测试纳米TiO2/丝素蛋白多孔膜的机械性能、热学性能、透湿性、溶失率和溶胀度等，分析结果如下：
(1)拉伸测试表明：纯丝素多孔膜的断裂强度和初始模量很低，加入了纳米TiO2制得的丝素多孔膜的断裂强度和初始模量明显提高，而且随着纳米TiO2加入量的增加不断增大。
(2)TGA和DTG热分析：纯丝素多孔膜和纳米TiO2/丝素蛋白多孔膜TGA曲线上只有有一个明显的热转变区域，在300℃左右。不同纳米TiO2含量的丝素蛋白多孔膜的起始分解温度都比纯丝素蛋白多孔膜的有所提高，并随着纳米TiO2含量的加大而增加。
(3)纯丝素蛋白多孔膜的透湿性最低，而加入了纳米TiO2后，多孔膜的透湿性都有所增加。
(4)经过冷冻干燥后的纯丝素多孔膜和纳米TiO2/丝素蛋白多孔膜的含水率都比较低，在10％左右；经过冷冻干燥后的纯丝素多孔膜的溶失率为57.01％，比室温干燥下的纯丝素膜(一般溶失率100％)要低很多，而加入了纳米TiO2后，丝素多孔膜溶失率明显降低，最低仅有9.47％。
4.对纳米TiO2/丝素蛋白多孔膜进行人体模拟体液(SBF)降解和体外细胞培养，从而研究其降解性能和生物相容性。结果如下：
(1.SBF降解实验表明，随着降解时间的延长，多孔膜表面出现了明显的降解腐蚀的痕迹，表现为孔洞界限逐渐被破坏，孔壁变得粗糙模糊。纯丝素蛋白多孔膜和纳米TiO2/丝素蛋白多孔膜的失重率都随着时间的增长呈现逐渐增大的趋势，降解20天后，多孔膜的失重率都达到了35％以上，并且降解后的多孔膜的结晶强度呈现先增大后减小的趋势，另外，在多孔膜的内壁有羟基磷灰石的生成。
(2)生物相容性实验表明，细胞在各种配比的纳米TiO2/丝素蛋白多孔膜上表现出良好的粘附和增殖。多孔膜内壁上细胞的贴壁情况较好，细胞通过分泌的基质相互连接在一起，显示出细胞的亲和性，同时也表明了纳米TiO2/丝素蛋白多孔膜良好的生物相容性。
总之，本文采用冷冻干燥的方法制备了纳米TiO2/丝素蛋白多孔膜，研究表明此种多孔膜力学性能优良、透湿性良好、溶失率较低，具有良好的降解性和生物相容性，是一种良好的组织工程支架材料，这也为今后丝素蛋白支架材料的制备方法的选择提供了参考依据。
本课题的主要工作内容及结论如下：
1.采用冷冻干燥的方法成功制备了纳米TiO2/丝素蛋白多孔膜。
2.采用SEM、XRD、FTIR等分析手段表征了纳米TiO2/丝素蛋白多孔膜的表面和内部形貌、微细结构，研究了纳米TiO2对丝素蛋白构象的影响。结果如下：
(1.SEM表明冷冻干燥后的纳米TiO2/丝素蛋白膜呈现多孔的结构，孔为不规则多角形形态，孔与孔内部相互贯通，孔分布均匀，经压汞仪测试，平均孔径为22～6.μm，孔隙率为85％～92％。
(2)由XRD、FTIR测试表明：随着纳米TiO2的加入，纳米TiO2能够诱导丝素膜的构象转变，由于丝素和纳米粒子形成分子间氢键，导致丝素分子重排，从无序状态转变为有序排列，从而丝素的构象从无规线团或Sil.I转变为Sil.II构象。并且纳米TiO2的量增大，丝素蛋白的结晶度变大。
3.测试纳米TiO2/丝素蛋白多孔膜的机械性能、热学性能、透湿性、溶失率和溶胀度等，分析结果如下：
(1)拉伸测试表明：纯丝素多孔膜的断裂强度和初始模量很低，加入了纳米TiO2制得的丝素多孔膜的断裂强度和初始模量明显提高，而且随着纳米TiO2加入量的增加不断增大。
(2)TGA和DTG热分析：纯丝素多孔膜和纳米TiO2/丝素蛋白多孔膜TGA曲线上只有有一个明显的热转变区域，在300℃左右。不同纳米TiO2含量的丝素蛋白多孔膜的起始分解温度都比纯丝素蛋白多孔膜的有所提高，并随着纳米TiO2含量的加大而增加。
(3)纯丝素蛋白多孔膜的透湿性最低，而加入了纳米TiO2后，多孔膜的透湿性都有所增加。
(4)经过冷冻干燥后的纯丝素多孔膜和纳米TiO2/丝素蛋白多孔膜的含水率都比较低，在10％左右；经过冷冻干燥后的纯丝素多孔膜的溶失率为57.01％，比室温干燥下的纯丝素膜(一般溶失率100％)要低很多，而加入了纳米TiO2后，丝素多孔膜溶失率明显降低，最低仅有9.47％。
4.对纳米TiO2/丝素蛋白多孔膜进行人体模拟体液(SBF)降解和体外细胞培养，从而研究其降解性能和生物相容性。结果如下：
(1.SBF降解实验表明，随着降解时间的延长，多孔膜表面出现了明显的降解腐蚀的痕迹，表现为孔洞界限逐渐被破坏，孔壁变得粗糙模糊。纯丝素蛋白多孔膜和纳米TiO2/丝素蛋白多孔膜的失重率都随着时间的增长呈现逐渐增大的趋势，降解20天后，多孔膜的失重率都达到了35％以上，并且降解后的多孔膜的结晶强度呈现先增大后减小的趋势，另外，在多孔膜的内壁有羟基磷灰石的生成。
(2)生物相容性实验表明，细胞在各种配比的纳米TiO2/丝素蛋白多孔膜上表现出良好的粘附和增殖。多孔膜内壁上细胞的贴壁情况较好，细胞通过分泌的基质相互连接在一起，显示出细胞的亲和性，同时也表明了纳米TiO2/丝素蛋白多孔膜良好的生物相容性。
总之，本文采用冷冻干燥的方法制备了纳米TiO2/丝素蛋白多孔膜，研究表明此种多孔膜力学性能优良、透湿性良好、溶失率较低，具有良好的降解性和生物相容性，是一种良好的组织工程支架材料，这也为今后丝素蛋白支架材料的制备方法的选择提供了参考依据。