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低压电场制备丝素微球及其应用

作　者: 黄永利
导　师: 李明忠；吕强
学　校: 苏州大学
专　业: 纺织材料与纺织品设计
关键词: 丝素电场微球载药生物矿化
分类号: R318.08
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

丝素蛋白可塑性强,结构可控,具备良好的生物相容性,可制备成各种生物材料,例如凝胶、支架、膜和微球等。其中丝素微球作为药物控释的载体和矿化模板,在药物控释、光学材料以及可再生的硬组织替代生物材料领域应用前景广阔。本文通过控制丝素蛋白在溶液中的微纳米结构,将溶液放在特制带电极的容器中,在低压电场作用下获得由纳米/微米球组成的丝素电凝胶。将丝素蛋白微球冷冻干燥后,对丝素微球的结构和性能进行表征,为丝素微球的制备提供了一种新的方法,可应用于药物控释载体及生物矿化模板。首先,通过热处理,缓慢浓缩等手段预处理丝素蛋白溶液,然后配制成1wt% -8 wt%的丝素溶液,采用低压电场处理丝素蛋白溶液,通过工艺变化来研究微球形成的机制。用扫描电镜和原子力显微镜观察新鲜溶液和预处理过的丝素蛋白溶液的纳米结构,结果表明,溶液中丝素蛋白的纳米结构对丝素微球的形成具有关键性调控作用。在电场调控制备丝素蛋白微球的基础上,通过调节热处理温度和热处理时间来改变丝素溶液的纳米结构,然后使用25 V的低压电场处理丝素蛋白溶液,初步实现了丝素蛋白微球在200纳米到3微米之间的尺寸调控,获得丝素微球是α-螺旋中间态的稳定结构。其次,以异硫氰酸荧光素标记的牛血清蛋白(FITC-BSA)作为模型药物,将不同质量的牛血清蛋白与丝素溶液混合后,在电场作用下,使丝素蛋白在正极自组装形成微球的同时,使带有负电荷的模型药物在正极富集,并被包覆进丝素蛋白微球中,结果表明:在1.33μg/mL的药物添加浓度时初始载药率可达到81.7 %,药物能在120小时内缓慢均衡释放。考虑到温和的制备条件(低压电场、室温或者低温、水环境)、丝素蛋白的可降解性以及同药物的良好相容性,电场调控制备丝素蛋白微球体系有望成为缓释带负电荷的蛋白质和基因药物的优良载体。进一步,以丝素微球作为模板,在液态环境下模拟碳酸钙的矿化,研究丝素蛋白作为模板诱导矿化的机理。结果表明:丝素微球作为模板诱导矿化,可以调控碳酸钙的晶型和结构,制备出主要由稳定的球文石组成,球文石含量可达63%的球状碳酸钙微球,尺寸在1-1.5μm,可望用于药物释放、涂料等多种领域。总之,本文在研究电场处理形成丝素蛋白微球机制的基础上,进一步探索丝素蛋白微球在药物释放、生物矿化等领域应用的可能性,是拓宽丝素蛋白材料技术范畴和应用领域的新的尝试。

低压电场制备丝素微球及其应用

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