丝素蛋白介孔生物玻璃复合材料的制备及止血抗菌性能的研究-材料学专业论文.docx

学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解浙江理工大学有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江理工大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本授权书〉学位论文作者签名:生在!r签字日期://年主月，I日导师签名:{轻易签字日期:扣，b 年头月/日摘要人体的自然机制无法控制由严重外伤或手术引起的大出血，因此需要额外的止血途径来控制，而有效的止血剂通常都价格昂贵，药效较低或者引发各种安全问题。因此寻找一种高效、廉价、无毒副作用的新型止血材料显得至关重要。丝素蛋白作为一种源于蚕丝的天然高分子材料，原料易得，质优价廉，且具有无毒、无刺激性、可生物降解等性能，广泛应用于食品添加剂、化妆品辅料、生物传感、药物控制释放材料、组织工程等领域。此外，丝素蛋白还可以加工成膜状，海绵状，凝胶，粉体等各种形状，以满足各种需要。介孔材料自问世以来，因具有高度均一、规则有序的介孔孔径和纳米孔道、巨大的比表面积结构，以及较好的生物相容性、吸附性等优点而受到国内外学者的广泛关注，但由于目前所制备的介孔材料几乎都是粉体材料，敷到伤口表面上时会与伤口的粘合性不牢固，且在使用过程中由于吸水释放热量，灼伤表面皮肤，因此在使用过程中依然存在许多问题亟待改进。因此，本文将介孔生物玻璃粉体与丝素蛋白复合，采用冷冻干燥法制备了丝素蛋白/介孔生物玻璃复合海绵材料，研究该材料的物理化学性质，并进行了体内外止血实验和细胞毒性分析，主要研究内容和结论如下：1、首先以碱性蛋白酶水解丝素蛋白制备丝素肽材料，研究不同加酶量条件下丝素肽的理化性质，采用傅里叶红外变换（FTIR）光谱分析仪、X射线衍射分析仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等测试方法对丝素肽的聚集态结构和微观形貌进行了研究。采用活化部分凝血活酶时间（APTT）和凝血酶原时间（PT）以及大鼠肝脏止血模型试验对丝素肽材料的止血性能进行分析。结果表明，酶解后丝素肽的结构主要以α-螺旋结构为主，含有少量β-转变结构。采用冷冻干燥法制备的丝素肽呈海绵状多孔结构，且随着碱性蛋白酶含量的增加，丝素肽结构发生从片状到球状再到片状的变化，孔隙率先增加后减小。止血实验结果表明酶法水解制备的丝素肽材料主要促进内源性凝血系统的启动，与明胶海绵相比，丝素肽材料能显著地缩短止血时间和出血量，说明该材料作为止血材料具有快速高效的止血效果。2、采用溶胶凝胶法合成介孔生物玻璃，冷冻干燥法制备丝素蛋白/介孔生物玻璃复合海绵材料，通过透射电镜分析仪（TEM），N2吸附-脱附仪，FTIR、SEM等表征手段分别对介孔生物玻璃、复合海绵材料的微观结构、表面形貌和孔隙率进行了测试分析。TEM结果表明，材料具有蜂窝状的孔道结构，孔道清晰可辨，排列高度有序，而且孔道均匀一致。IBET结果表明，材料比表面积为400m2/g，平均孔径为7.3nm，合成的生物玻璃具有介孔尺度下的孔结构和非常大的比表面积，属于介孔材料范畴。SEM观察发现复合海绵材料呈现“雾凇”状结构，且随着介孔生物玻璃含量的增加，复合海绵材料的孔隙率逐渐减小。3、采用APTT和PT实验以及大鼠肝脏止血模型实验分别对单一丝素肽材料和丝素蛋白/介孔生物玻璃复合海绵材料进行体内外止血研究，通过细胞毒性实验对材料进行了生物相容性研究。结果表明，丝素蛋白基止血材料主要促进内源性凝血系统的启动。与介孔生物玻璃复合后止血效果显著增加，复合海绵的止血时间为123±7.32s，出血量为0.296±0.02g，与丝素肽止血材料（138±5.3s，0.32±0.02g）相比，止血时间提高了10.87%，出血量减少了8.11%。体外细胞毒性实验显示，该材料对细胞无毒副作用，细胞等级为合格。4、采用离子交换法将银离子负载到丝素蛋白/介孔生物玻璃复合海绵材料上，分别采用SEM、元素分析仪（EDS）、止血动物模型和表面菌落观察法测试了载银丝素蛋白/介孔生物玻璃（Ag-M58S/SF）的结构、微观形貌、银离子负载能力、止血性能和体外抗菌能力。SEM观察发现复合膜材料孔道结构明显且均匀，表面上有少许的银颗粒附着。EDS结果表明，复合膜材料的载银效率均在15%以上。大鼠肝脏止血实验结果显示，与未负载银离子复合膜的止血能力（123±7.32s，0.296±0.02g）相比，银离子加入后，载银丝素蛋白/介孔生物玻璃复合海绵材料（100.23±7.3s，0.285±0.023g），止血时间提高了22.72%，出血量减少了3.86%。抗菌实验表明，当负载银离子浓度为0.15mol/L时，大肠杆菌和金黄色葡萄球菌几乎不再生长，当银离子浓度达到0.20mol/L时，培养基表面已经完全没有菌落，这说明载银丝