丝素纳米纤维及丝素复合纳米纤维在生物医学材料领域应用的研究进展

丝素蛋白独特的氨基酸组成和空间结构,使其成为一种具有良好生物相容性和可降解性的生物材料,采用高压静电纺丝技术制备的丝素纳米纤维与丝素复合纳米纤维更是赋予了丝素纤维在生物医学材料领域更为良好的应用性能。本文系统介绍了近年来静电纺丝素纳米纤维及丝素复合纳米纤维在生物医学材料(包括骨组织工程材料,软骨、伤口、神经和血管修复材料,药物缓释材料等)领域的应用及改性研究进展,在此基础上简要展望了静电纺丝素纳米纤维研究需要创新的重点课题。     

家蚕丝素蛋白与无机纳米颗粒复合材料的构建及其应用的研究

家蚕丝素蛋白是天然生物大分子,具有良好的生物相容性、可控的降解性以及优异的机械性能,能够作为高分子材料在生物医学、光学、电子等多个领域进行应用。与此同时,无机纳米颗粒因其小尺寸与多功能特性,在化工、材料、医学等多个行业发挥重要的作用。将丝素蛋白与无机纳米颗粒结合,构建复合材料能够发挥两者的优势,获得特殊的性能,拓展材料的应用范围。近年来,基于丝素蛋白与无机纳米颗粒的复合材料被广泛研究,新的功能特性被挖掘,应用形式多样,这对于提升蚕丝蛋白的应用价值具有重要意义。本文综述了丝素蛋白与无机纳米颗粒复合材料的研究进展,包括复合材料的类别、材料的复合形式、复合材料的应用,并对丝素蛋白与无机纳米颗粒复合材料的发展做出展望。     

不同脱胶方法对再生丝素膜降解性的影响

再生丝素材料的降解性是决定其应用价值的重要参数之一,影响再生丝素材料降解性的因素涉及再生丝素材料加工的各个阶段,其中蚕丝脱胶是再生丝素材料制备的最初阶段。采用酸法脱胶和碱法脱胶对蚕丝进行脱胶后制备再生丝素膜,利用傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、热重分析等对再生丝素膜的结构、物理性能和降解性能进行表征,从而探讨蚕丝脱胶对再生丝素材料降解速率的影响。结果显示：相对于碱法脱胶,酸法脱胶对再生丝素蛋白分子质量的破坏较小,所制备的再生丝素膜具有更好的力学性能,而且降解速率更慢。这为通过采用不同脱胶方法调控再生丝素材料的降解性能提供了参考依据。     

静电纺丝素纳米纤维在修复医学中的应用

静电纺丝是目前制备纳米纤维的一种非常有效的方法之一.由于该技术具有装置简单、价廉、获得的纳米纤维和细胞外基质的结构非常相似,因此,越来越受到研究者的关注.丝素蛋白是一种天然的、可降解、低免疫原性的结构蛋白,在生物材料中具有广泛的应用前景.本文综述了静电纺纳米丝素在修复医学中的研究进展,并对以后的发展趋势提出了想法.     

丝素膜的结构测定和分析

对脱胶丝素纤维、初生丝素蛋白膜、固定化ＧＯＤ－丝素膜结构进行了红外光谱分析。三者红外光谱图差异明显，丝素纤维为典型的丝Ⅱ（双向平行的β片层）结构，初生丝素膜的红外光谱显示无规卷曲或丝Ⅰ构型的特征，经戊二醛活化处理后制备的酶膜，在７００ｃｍ－１处有一显著吸收峰，表明其构型向β型转变，丝素膜的水溶率变化也证实了红外光谱显示的结果。     

丝素作为固定化酶载体材料的研究进展

酶的固定化在化学、生物医学以及生物感应器等领域应用较广。固定化酶的效果在很大程度上取决于载体结构。丝素作为固定化酶载体材料有其独特的优势。本文综述了国内外以不同的丝素形态作为固定化酶载体材料的研究进展,重点介绍了非纳米丝素固定化酶和纳米丝素固定化酶（丝素纳米颗粒和丝素纳米纤维）的研究进展。     

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。     

利用家蚕丝素纤维调控二氧化硅微管的生成

模板法是制备一维管状纳米材料的有效方法。为了探讨低成本、简易化生产二氧化硅微管的技术途径,以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和正硅酸乙酯(TEOS)为原料,分别采用家蚕生丝制备的丝素纤维和蚕茧制备的丝素纳米纤维为模板,研制不同数量级管径的二氧化硅微管。通过扫描电子显微镜(SEM)和能量色散X射线光谱(EDX)观测,以丝素纤维为模板,制备孔径10μm左右的二氧化硅微管,其管壁较薄,易破裂;以丝素纳米纤维为模板制备的二氧化硅微管,其孔径为500~600 nm,管壁厚实,表面光滑,不易断裂。由此可见,家蚕丝素纤维可作为模板诱导硅氧化物在其表面沉积,生成二氧化硅微管,而且可以通过改变丝素纤维的直径调节二氧化硅微管的孔径等形貌特性。     

纳米二氧化钛-丝素复合膜的溶解性初探

研究了纳米二氧化钛在丝素溶液中的分散性 ,制备了不同配比的纳米二氧化钛—丝素复合膜 ,并对复合膜和纯丝素膜的溶解性能进行了初探。发现复合膜的溶失率比纯丝素膜的溶失率有所下降 ,认为添加二氧化钛纳米粒子的丝素可用于纤维、织物的功能性整理     

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.