不同结构丝素蛋白对羟基磷灰石结晶的调控作用

探讨不同结构丝素蛋白对羟基磷灰石结晶的影响,可为羟基磷灰石/丝素蛋白复合材料应用于骨组织工程支架材料的研究提供依据。用中性盐水解的方法获得以无规卷曲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,通过共沉淀的方法获得HA/SF和HA/ALSF复合粉末。利用红外吸收光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等对复合材料样品进行检测和分析表明,2种丝素蛋白均对HA晶体的形核和生长产生影响,但不同结构丝素蛋白调控生成的复合材料其形貌和结晶尺寸有所不同。     

自组装方法制备丝素微球及其结构与性能表征

为了简化丝素微球的制备方法及保证丝素微球作为药物缓释载体的安全性与结构稳定性,以丝素蛋白为原材料,采用自组装方法并调节丝素蛋白溶液浓度、冷冻温度、异丙醇添加量等条件,制备粒径在0.4~1.3μm之间的丝素微球。扫描电子显微镜(SEM)下观察制备的丝素微球呈规则的球状结构,球面光滑,粒径分布较为均匀;采用红外光谱仪(FT-IR)和热重分析仪(DTG)测试自组装后丝素微球的分子构象已发生转化,β-折叠结构含量明显增加,并具有较好的热稳定性。研究结果表明,丝素蛋白溶液浓度、冷冻温度、异丙醇添加量对丝素微球的形态结构有影响,可以通过自组装方法制备出粒径可控,结构和性能稳定的丝素微球,并有望开发为药物缓释载体。     

不同条件制备的血管样蚕丝编织物小口径管状支架及其形态结构与细胞毒性测定

为了开发适合临床应用的新型人工血管,以蚕丝编织物为芯层,模拟天然血管组织结构制备了一种丝素蛋白(SF)多孔管状支架。研究丝素蛋白与交联剂聚乙二醇双环氧甘油醚(PEG-DE)的配比、丝素蛋白浓度和冷冻温度对管状支架成型及结构的影响,并进行管状支架的体外细胞毒性试验。交联剂和丝素蛋白的配比与管状支架上丝素蛋白的覆盖度密切相关,SF与PEG-DE的质量比在1.0∶0.5~1.0∶1.0范围内,管状支架成型较好;丝素蛋白浓度越高,管状支架内部孔径越小,孔密度越高;冷冻温度越低,管状支架孔径越小。通过调节丝素蛋白浓度和冷冻温度可以控制支架内部孔径在50~300μm之间。采用MTT法测定PEG-DE交联的丝素蛋白管状支架没有明显的细胞毒性,具有进一步临床应用研究的价值。     

丝素蛋白缓释微球的研究进展

微球是以高分子材料为载体包裹或吸附药物而制成的微小球状实体,粒径范围一般为1～500μm。丝素蛋白是从蚕丝中提取的天然蛋白质,具有良好的生物相容性、可降解性和理化性能,被广泛应用于手术缝合线、人工皮肤、组织工程材料、细胞培养基、药物缓释载体等。以丝素蛋白为原料制备的丝素微球,具有比表面积大、可生物降解、生物相容性好等优点,因此被广泛地研究。本文介绍了丝素蛋白缓释微球的研究现状,并对丝素微球的发展前景做出了展望。     

载入骨形态发生蛋白的羟基磷灰石/丝素蛋白复合支架的细胞相容性研究

骨形态发生蛋白-2(BMP-2)能够促进成骨细胞分化和骨组织的再生。将制备的羟基磷灰石/丝素蛋白(HA/SF)复合支架在50μg/mL BMP-2溶液中浸渍4 h后,获得了载入BMP-2的HA/SF复合支架。体外检测在原核表达系统中表达、纯化的BMP-2有促进细胞增殖的生物活性;BMP-2从HA/SF复合支架中的释放可持续9 d,并保持其生物活性,其中BMP-2在第1天的释放率即达到了43%;细胞实验结果显示,与空白HA/SF复合支架相比,载入BMP-2的HA/SF复合支架可以促进人骨肉瘤细胞(MG-63)的增殖与分化;RT-PCR检测BMP-2的加入使细胞内骨钙素基因mRNA转录水平明显提高,即骨钙素基因的表达增强。研究结果提示:HA/SF复合支架可吸附BMP-2并使其缓慢释放,从而促进细胞的增殖与分化,具有良好的细胞相容性,是一种较理想的骨组织缺损修复材料。     

EDC诱导丝素蛋白制备水稳定性和延展性增强的丝素膜

为拓展丝素蛋白(silk fibroin, SF)膜在皮肤组织工程中的应用,文中通过制备含有一定比例交联剂1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺(1-ethyl-3-(3-dimethylamino-propyl) carbodiimide, EDC)的SF水溶液,得到了水稳定性和延展性增强的丝素蛋白膜,并对所得丝素蛋白膜的溶失率、力学性能、交联度和二级结构进行了表征和分析。与纯SF膜(silk fibroin film, SFF)相比,EDC处理的SF膜(SFF-EDC)的溶失率从98.2%大幅下降到6.1%;力学性能方面,按EDC∶SF质量比为10∶100制备的丝素膜SFF-10EDC的断裂伸长率达到170.97%,是SFF的60倍;EDC可引起SF链分子内和分子间酰胺键的形成,促进SF分子构象从无规卷曲转变为β折叠结构。结果表明,在与SF的相互作用中EDC不仅可作为交联剂,还可作为增塑剂。该研究为构建柔性SF膜提供了新方法。     

不同溶解体系的丝素蛋白分子质量及对再生丝素膜性能的影响

为了便于根据不同丝素蛋白制品开发要求控制丝素蛋白的分子质量,用SDS-PAGE电泳方法检测不同溶解体系制取丝素蛋白的分子质量,并对不同分子质量丝素蛋白制备的再生丝素膜进行傅里叶红外光谱(FTIR)、热重(TGA)、微商热重(DTG)和热水溶失率等结构与性能的测试。SDS-PAGE检测结果显示,在LiBr-CH3CH2OH-H2O、Ca(NO3)2-CH3OH-H2O和Na-SCN-H2O溶解体系中的丝素蛋白分子质量较高且分布广;在CaCl2-CH3CH2OH-H2O和LiBr-H2O溶解体系中的丝素蛋白分子质量较低。FTIR、TGA、DTG和热水溶失率测试结果显示,低分子质量丝素蛋白溶液在成膜时较难形成α-结构和β折叠结构;而高分子质量丝素蛋白溶液在成膜时则较容易转变形成这2种结构。     

磺酸化丝素蛋白的二级结构及免疫原性研究

以丝素蛋白为原料,采用偶氮盐法进行修饰获得磺酸化丝素蛋白。利用衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FT-IR)仪获取磺酸化丝素蛋白及不同有机溶剂处理后的样品光谱,通过傅里叶自退卷积、二阶导数及曲线拟合方法测算磺酸化丝素蛋白各二级结构比率的变化,并对其免疫原性进行动物试验分析,探讨磺酸化丝素蛋白在医学组织工程的应用价值。冷冻干燥得到的磺酸化丝素蛋白二级结构β-折叠、无规卷曲、α-型、β-转角的比率依次为10.97%±1.32%、59.92%±2.72%、17.50%±2.13%、11.61%±1.17%。磺酸化丝素蛋白经不同种类有机醇溶剂处理后,诱导二级结构变化的速度不同,并随着处理时间的延长,诱导磺酸化丝素蛋白结构改变的速率减缓。经有机醇溶剂处理后,二级结构中的无规卷曲转变成SilkⅠ型的α-型,然后转变成较稳定的SilkⅡ型的β-折叠,且在不同溶剂中无规卷曲和α-型间可相互转化。通过小鼠脾细胞(T、B细胞)的刺激反应性试验发现磺酸化丝素蛋白的免疫原性低。研究结果表明,磺酸化丝素蛋白具有较低免疫原性以及其二级结构可以通过有机醇类进行调节的特点,有望开发成为一种生物相容性优良、可降解吸收的组织工程及药物缓控释材料。     

多孔转基因丝素支架的制备及性能测试

以2种融合了蜘蛛丝蛋白的转基因蚕丝为材料制备转基因丝素支架,通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)及压缩测试等方法表征转基因丝素支架的结构与性能变化.结果 表明,转基因丝素支架的横截面以蜂窝状多孔结构为主,易于细胞的黏附和生长;再生丝素蛋白结构发生变化,β折叠结构含量提高了16.14％;力学性能得到改善,压缩模量和抗压强度分别提高了24.49％和38.11％.体外细胞培养验证了转基因支架材料生物相容性良好,对细胞增殖没有显著影响,是一种更理想的肌骨组织修复医用备选材料.研究证实了转基因蚕丝应用于再生丝素材料的可行性,为组织工程材料开发提供了新的方向.     

冷冻干燥对丝素蛋白凝胶结构的影响

为了探讨冷冻干燥对丝素蛋白凝胶结构的影响,利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)研究了丝素凝胶在冷冻干燥前后二级结构的变化。发现在冷冻干燥过程中,丝素蛋白中分子链内β-折叠结构含量增加,分子链间β-折叠结构含量减少,并有部分无规卷曲结构转变为β-折叠结构;但冷冻干燥前后总的β-折叠结构含量变化不大。     

丝素蛋白作为药物载体的研究进展

丝素蛋白作为一种具有优良性能的天然高分子材料,在生物医学领域被深入研究。丝素蛋白材料形态易塑,生物相容性良好,生物降解性可控且降解产物无毒,因此是理想的药物载体。本文综述了丝素膜、丝素凝胶、丝素纳米纤维和丝素微球等不同类型的药物载体,并展望了其研究和应用前景。     

纳米TiO2改性丝素复合膜的研究

为了进一步改善丝素蛋白膜的结构性能,用溶胶凝胶法制备了不同比例纳米TiO_2改性的丝素蛋白复合膜。对生成的纳米粒子进行粒径分析表明,成膜前后纳米粒径约为80nm左右。对丝素膜的结构和热性能用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TGA和DTG)进行表征：XRD测试结果表明,随着纳米TiO_2的加入,复合丝素膜的结晶结构从SilkⅠ向SilkⅡ转化;SEM测试结果表明,TiO_2能与丝素形成较好的键合;TGA和DTG测试表明,复合丝素膜的热转变温度较之于纯丝素膜有所提高。     

丝素蛋白应用于药物缓控释系统的研究进展

药物缓控释系统可以延缓药物在人体内的释放、吸收、代谢及排泄,增强药效,降低毒副作用。丝素蛋白生物材料以其制备工艺条件温和、力学性能可控、生物相容性好等特点,在药物缓控释系统中的应用研究受到广泛关注。本文介绍丝素蛋白应用于膜剂、包衣、载药微球、微针和凝胶等药物缓控释系统的研究进展。在上述药物缓控释系统中,通过改变丝素蛋白的使用形式、控制丝素蛋白溶液的浓度和丝素蛋白β-折叠结构的含量,可以调节药物的释放行为。丝素蛋白的制备工艺对材料性能和系统缓控释动力学的影响、材料在体内不同部位的降解速率及其体内与体外释药性能的关系、新型药物投递系统的开发等,将是该领域有待深入研究的关键问题。     

柞蚕丝素/丁二醇多孔材料的制备及性能测试

为了降低柞蚕丝素多孔支架材料的水溶性,采用硫氰酸锂(LiSCN)溶液溶解柞蚕丝素纤维得到再生柞蚕丝素蛋白溶液,加入一定量的1,4-丁二醇溶液后,利用冷冻干燥方法制备出平均孔径380～1 050μm、孔隙率82%～92%的柞蚕丝素/丁二醇多孔支架材料。用扫描电子显微镜观察柞蚕丝素/丁二醇多孔材料的内部孔呈长梭形,在大孔孔壁上分布着一些小孔,孔与孔之间相互贯通,且孔壁表面粗糙,有凸起的纳米颗粒与纳米纤维附着在孔壁上。采用X-射线衍射法、红外光谱法对柞蚕丝素/丁二醇多孔材料的结构进行表征,并测定丝素蛋白溶失率,结果表明:纯柞蚕丝素蛋白形成的多孔材料主要以α-螺旋结构为主,其蛋白溶失率达到30%左右;加入1,4-丁二醇后,柞蚕丝素蛋白的聚集态结构逐渐向β-折叠结构转变,材料的溶失率也随之减小。对柞蚕丝素/丁二醇多孔材料的压缩性能测试显示其具有一定的力学性能,当多孔材料压缩30%时,丝素蛋白质量浓度为20 mg/mL的多孔材料的压缩应力可以达到16.5 kPa,且随着丝素蛋白质量浓度的提高,材料的压缩强度逐渐增大。试验结果显示,采用冷冻干燥方法制备的柞蚕丝素/丁二醇多孔支架材料,具有溶失率低、孔径可控、孔隙率高及力学性能好的特点。     

转基因蚕丝丝素膜的制备与性能表征

以转入蜘蛛丝蛋白基因的转基因家蚕的蚕丝为材料,用普通的流延成膜法即可将转基因蚕丝丝素溶液制备成丝素膜。以分别加入或未加入1%甘油的转基因蚕丝丝素膜和普通蚕丝丝素膜作为测试样品,通过傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)、X射线衍射光谱(XRD)及机械性能测试和扫描电子显微镜(SEM)观察等手段表征转基因蚕丝丝素膜的结构与性能变化。与含1%甘油的普通蚕丝丝素膜比较,含1%甘油的转基因蚕丝丝素膜仍旧含有较多的无规卷曲和α螺旋结构,膜的表面较为粗糙,水蒸气透过量增加了15%~20%,水中溶失率略有增加(为22%),应变增加了1倍左右(为38.5%),耐久性也更优(为164次±11次)。此外,转基因蚕丝丝素膜和普通蚕丝丝素膜与1%甘油共混后,膜的结构和性能均得到明显改善。研究结果表明,含蜘蛛丝蛋白的转基因蚕丝丝素膜的结构较松散,表面孔隙变大,力学性能改善,更具有作为生物医用材料应用的优势。     

丝素蛋白微载体药物递送系统的研究进展

家蚕丝素蛋白是一种天然的高分子,具有生物相容性、可降解性和可塑性,在医药学领域有巨大应用前景.以丝素蛋白为材料构建的微载体药物递送系统能够有效运输药物至疾病部位,控制药物的释放行为,提高药物的治疗效率.本文介绍了药物载体递送系统概况,对丝素蛋白的结构、性能,丝素蛋白微载体药物递送系统形式,所装载药物分类及其在动物水平上的疾病治疗研究进行阐述,并对丝素蛋白微载体的现存问题和发展前景进行分析,为进一步开发丝素蛋白药物递送系统提供参考依据.     

纳米TiO2/丝素蛋白多孔材料的结构和性能

将不同配比的纳米TiO2加入到丝素溶液中,经过冷冻干燥,得到纳米TiO2/丝素蛋白多孔材料。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)对材料进行了表征及溶失率的测试,结果表明:纳米TiO2/丝素多孔材料的内部孔为不规则的多角形,且孔与孔相互贯通,平均孔径为22~68μm,孔隙率为85%~92%;随着纳米TiO2加入量的增大,丝素蛋白的结晶结构从silkⅠ向silkⅡ构象转变,在水中的溶失率明显下降。     

促细胞生长再生复合丝素蛋白电纺丝非织布的性能

利用家蚕丝素蛋白独特的力学和生物学特性,以电纺蚕丝纤维为载体,通过加入含有细胞粘附构型肽段(TGRGDSPAS)8的纯化细胞粘连性蛋白,改善丝素蛋白在促细胞生长方面的生物学功能。红外光谱检测表明,加入10%的细胞粘连性蛋白并不会明显影响丝素蛋白电纺丝的α-螺旋和β-构象,细胞培养试验中也表现出促进细胞增殖的作用,其活性细胞数目较单纯丝素蛋白纤维上的活性细胞增加,约为1.5×104cm-2,并对细胞形态没有影响。电镜扫描显示,以加入10%细胞粘连性蛋白后的电纺蚕丝纤维直径仍呈均匀分布状态。依据研究结果认为,以加入细胞粘连性蛋白的再生复合丝素蛋白电纺丝非织布纤维作为生物医学材料,具有更加良好的应用前景。     

再生丝素蛋白/细菌纤维素复合膜的制备及发酵培养条件优化

将再生丝素蛋白加入生产细菌纤维素的发酵液,以木醋杆菌(Acetobacter xylinum)进行静置发酵,利用发酵过程中的较高酸性环境(pH3.4),使菌株产生的纤维素残基(—OH)与丝素蛋白的残基(—COOH、—NH2)原位聚合,制备新型生物医学材料再生丝素蛋白/细菌纤维素(SF/BC)复合膜。通过单因素试验确定最佳发酵培养时间为10 d,并进一步通过正交试验优化发酵培养基配方为80 g/L果糖、10 g/L酵母粉、2.0 g/L无水硫酸镁、1.0 g/L柠檬酸、10 g/L磷酸氢二钠、30 g/L磷酸氢二钾,培养基初始pH为6.8。在此培养条件下SF/BC复合膜干膜的产量为1.871 5 g/L。扫描电子显微镜观测SF/BC复合膜中细菌纤维素纤维间因丝素蛋白的引入,使得纳米纤维间的孔径增大,而内部含水率也将随着孔径的增大而增加,说明丝素蛋白的引入改善了单一细菌纤维素膜在孔径、含水率等方面的性能,同时也改进了单纯丝素蛋白膜在亲水性、机械性能等方面的不足。     

生长调控因子与GHRP-6微球的制备及对水貂生长的影响

以乳酸-乙醇酸共聚物为载体,利用复乳-液中蒸发法制备pcDNA3-GRF微球、pIRES-HBs/AgSSM微球和GHRP-6微球.将空微球、pcDNA3-GRF微球(1 mg/kg),pIRES-HBs/AgSSM微球(1 mg/kg)和GHRP-6微球(1mg/kg)分别肌肉注射至水貂骨骼肌.120 d后,3个试验组水貂体长均高于空微球组(P<0.01);采用RIA法测定各组水貂血清IGF-Ⅰ浓度,3个试验组水貂血清IGF-Ⅰ浓度均比空微球组高,但pcDNA3-GRF微球组血清IGF-Ⅰ浓度显著高于对照组(P<0.05).结果表明:pcDNA3-GRF乳酸乙醇酸共聚物微球有明显的促水貂生长作用.