改性丝素抗凝血材料研究进展及抗凝血原理

丝素蛋白是一种具有良好的机械性能和生物相容性的天然高分子材料,被广泛应用于各类生物医学材料,丝素蛋白抗凝血材料的研究就是其中较为活跃的新兴领域。文章综述了改性丝素抗凝血材料的制备方法及研究进展,重点讨论了硫酸化丝素的制备方法,并分析了改性丝素的抗凝血效果及抗凝血原理,对改性丝素抗凝血材料的发展前景进行了展望。     

抗凝血医用硫酸化丝素蛋白材料的生物相容性评价

将家蚕丝素蛋白通过化学接枝反应制备具有抗凝血功效的硫酸化丝素蛋白医用材料。经动物的热原试验、皮内刺激试验、皮肤致敏试验、急性毒性试验以及体外溶血试验,对硫酸化丝素蛋白进行生物相容性评价。结果表明:3只注射受试硫酸化丝素蛋白溶液后的家兔体温仅升高0.2、0.3、0.1℃,未引起热原反应;家兔试验部位和周边组织出现的少量红斑或红肿在72 h后自然消退,无刺激反应;涂抹受试溶液后连续3 d,小鼠的试验部位和周边组织均未出现红斑、水肿等致敏反应;小鼠腹腔注射受试溶液后生理活动及生长正常,无毒性反应;受试溶液在体外溶血试验中无溶血现象。各项试验结果提示:硫酸化丝素蛋白材料有良好的生物相容性,具有在生物医学材料领域应用的前景。     

丝素膜表面接枝肝素分子的反应条件与体外抗凝血作用

利用等离子体处理技术使丝素膜表面被激活,以戊二醛作为交联剂,接枝肝素分子进行丝素膜表面抗凝血性修饰,从而为新型抗凝血生物医用材料的设计及临床应用提供试验依据。单因素优化实验结果显示:经等离子体和戊二醛处理后的丝素膜与肝素溶液的较好反应条件为pH 1.5、40℃、4 h,该条件下丝素膜表面肝素含量为37.62μg/g。经体外凝血试验检测,接枝肝素分子后的丝素膜具有较强的抗凝血活性;经稳定性试验分析,肝素与丝素膜结合稳定牢固不易被洗脱,提示其结合方式为共价键结合。     

纳米丝素颗粒药物缓释剂的研制及在治疗小鼠溃疡性结肠炎中的药物控制释放作用

利用天然丝素良好的生物相容性和生物可降解性,制备纳米丝素颗粒作为药物缓释载体。通过磷酸盐缓冲液及乙醇综合处理1 mg/mL丝素蛋白溶液得到颗粒直径比较均匀的纳米级丝素颗粒。电子显微镜下观察到丝素蛋白在pH 8.0的磷酸盐缓冲液作用下其链状胶束结构发生聚集而将药物包裹,自组装形成规则的直径为200～600 nm的球形颗粒,完成与药物的结合,即药物的搭载。在pH 8.0的缓冲液中,单纯柳氮磺吡啶(SASP)药物粉末在1 h左右即将药量的90%释放出来,而加入纳米丝素蛋白的丝素载体药物2 h释放出约60%的药物量,使达到最高药物浓度的时间比单纯药物粉末延长,从而延长药物作用时间,有利于机体对药物的有效吸收利用。将丝素载体药物用于治疗人工诱导小鼠慢性溃疡性结肠炎,结果丝素载体药物治疗组小鼠6～12 h血液药物浓度和结肠组织中的药物浓度降低幅度要低于单纯SASP药物治疗组小鼠,证实了纳米丝素蛋白具有良好的载药、释药功能。     

丝素蛋白抗凝血材料的改性研究进展

丝素蛋白是一种具有良好生物相容性的天然高分子材料,被广泛应用于药物控释、组织工程、细胞培养支架等生物医学领域。随着丝素蛋白医用材料的内植性研究逐渐深入,丝素蛋白材料抗凝血性研究成为较为活跃的新兴领域。本文重点概述了材料的抗凝血原理,并对丝素蛋白抗凝血的改性方法做了整理。     

丝素蛋白水凝胶的凝胶机理及改性方法研究进展

水凝胶材料由于具备与人体软组织相似的特性而极具医用价值。以丝素蛋白为原料,采用有机溶剂诱导法可将丝素蛋白的凝胶时间由数天缩短到数小时;用碳化二亚胺(EDC)作活化交联剂制备的丝素/胶原复合水凝胶其储存模量可达10k Pa;通过酶催化作用交联形成的丝素蛋白水凝胶植入动物体内后,兼具良好的组织相容性与可生物降解性。本文首先阐述丝素蛋白水凝胶的凝胶机理,然后系统介绍了国内外多种丝素蛋白水凝胶的制备与改性方法及其基础原理,分析了丝素蛋白水凝胶作为新型生物材料在未来的临床医学应用中具有的巨大潜力,并提出了今后该领域需要攻克的基础理论问题与产品临床应用需要解决的技术问题。     

2种酶水解制备丝素肽的形貌结构与止血性能

分别采用碱性蛋白酶Alcalase、复合风味酶Flavourzyme水解丝素蛋白,再通过冷冻干燥制备出2种粉末状丝素肽止血材料。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、Zeta电位测试仪等对2种丝素肽止血材料的形貌结构进行测试和表征,通过体外凝血试验和建立大鼠肝脏止血模型对其止血性能进行测评。FTIR测试2种丝素肽的二级结构均为SilkⅠ构象;FESEM观察显示Alcalase酶解丝素肽的表面呈多孔状结构,Flavourzyme酶解丝素肽表面较平整;Zeta电位测试显示Alcalase酶解丝素肽的电势为-12.07 m V,Flavourzyme酶解丝素肽的电势为-3.11 m V。体外凝血试验表明Alcalase酶解丝素肽能明显提高血液的粘度和血小板粘附率,缩短体外凝血时间,这3项指标均优于Flavourzyme酶解丝素肽。利用大鼠肝脏止血模型测试2组丝素肽的止血性能都明显优于常规止血材料云南白药和明胶海绵,其中大鼠肝脏经Alcalase酶解丝素肽处理后的止血时间为89.23 s±3.56 s,出血量为0.41 g±0.03 g;大鼠肝脏经Flavourzyme酶解丝素肽处理后的止血时间为198.62 s±5.92 s,出血量为0.55 g±0.08 g。以上结果提示Alcalase酶解丝素肽有望开发成新型快速的止血材料。     

丝素蛋白在组织工程修复的研究进展

随着生物医学材料相关技术的不断发展,丝素蛋白的应用潜力逐渐凸显,已成为一种新型生物医学材料。丝素蛋白具有良好的生物相容性、生物降解性和低免疫原性,广泛应用于生物医学领域,成为组织工程的理想材料。文章以丝素蛋白为核心,对丝素蛋白运用于皮肤创面愈合、神经连接、血管再生、人造骨骼及人工软骨组织等领域的修复效果进展进行综述,介绍了丝素蛋白的分子结构和特点、丝素蛋白在不同领域的应用以及丝素蛋白在体外和体内的作用。此外,文章还对丝素蛋白在生物医学领域的应用进展进行了讨论和总结,对丝素蛋白材料目前发展的局限性和未来的发展趋势进行了展望。     

丝素/纳米SiO2凝胶共混膜的制备及性能测试

为了改善丝素膜作为医用材料的物理性能,以丝素和纳米SiO2为基材,乙醇为溶剂,制备不同质量比的丝素/纳米SiO2凝胶共混膜。对丝素/纳米SiO2凝胶共混膜的微观形态与结构进行表征:共混膜表面呈凹凸状,横截面为多层次的网络状结构,丝素蛋白分子主要为β-折叠结构。对不同质量比丝素/纳米SiO2凝胶共混膜的物理性能进行测试:当丝素与纳米SiO2共混质量比为80∶5时,共混膜的断裂强度最大,为94.86 MPa;当共混质量比为80∶3时,共混膜的断裂伸长率最大,为55.20%;共混膜的溶胀度和热水溶失率与纳米SiO2含量成反比,而透气性随着纳米SiO2含量的增加呈先上升后下降的趋势。测试结果表明,在天然高分子材料丝素溶液中加入具有补强增韧功能的纳米SiO2制备的共混膜,更接近优良人工皮肤材料的物理性能特征,丝素与纳米SiO2的共混质量比以80∶3和80∶5为宜。     

丝素蛋白/戊二醛对脆弱丝绸织物加固的工艺条件研究

采用丝素蛋白和交联剂戊二醛作为加固脆弱丝绸织物的材料,通过正交试验,研究了丝素蛋白和戊二醛的质量浓度、浸渍时间等因素对脆弱丝绸织物断裂强度、断裂伸长率、增重率、回潮率、色差、硬挺度等的影响,得出较优的加固处理工艺方案:丝素蛋白质量浓度为5 g/L,戊二醛质量浓度为0.05 g/L,在丝素蛋白溶液中的浸渍时间(t1)为40 min,戊二醛中的浸渍时间(t2)为60 min。在此工艺条件下,丝素蛋白/戊二醛对脆弱丝绸织物的加固效果明显,而且手感和外观较好。可利用该方法及工艺对丝绸文物进行加固保护。     

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。     

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。     

基于自组装的丝素蛋白材料应用研究进展

分子自组装是当今化学和材料科学发展的前沿，也是孕育先进材料的摇篮。家蚕丝素蛋白分子是研究大分子自组装的良好材料，近年来研究者对丝素蛋白的自组装进行了诸多研究，从基础理论到应用实践都取得了一定的成效。本文介绍了丝素蛋白材料分子自组装的应用发展现状与最新的研究进展，包括丝素蛋白的分子自组装方法和应用的研究。丝素蛋白分子自组装应用的研究，不但可以拓展丝素蛋白的多元化应用，而且会促进新型材料的发展。     

腈纶织物接枝丝素蛋白的工艺条件及服用性能研究

用具有良好生物相容性的丝素蛋白接枝改性化纤织物,可增加其服饰的舒适度。研究了以100%聚乙烯醇缩水甘油醚(PVAGE)作为交联剂,在碱减量腈纶织物表面接枝丝素蛋白的工艺及接枝率对服用性能的影响。采用单因素法研究接枝的最佳工艺条件为:100%PVAGE质量浓度27.62 g/L,接枝温度100℃,接枝时间20 min,丝素蛋白质量浓度2.0 g/L。对在上述工艺条件下接枝后的碱减量腈纶织物进行红外光谱表征,结果显示丝素蛋白已接枝到织物上,并有β-折叠结构产生。随着接枝率的升高,织物的白度基本没有变化,回潮率有较大幅度增加,抗静电性能也大幅度提高,但抗褶皱弹性有所下降。     

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。     

纳米TiO2/丝素复合膜与普通丝素膜的分子构象差异成因分析

在制备纳米TiO2 /丝素复合膜的基础上 ,以普通丝素膜作对照 ,进行了原子力显微镜观察 (AFM)、扫描电子能谱分析 (EDS)和差热分析 (DSC)。复合膜比普通丝素膜有明显的凹凸 ,纳米TiO2 以粒径 5 0nm均匀分散 ,无明显团聚。复合膜的结晶度高于普通丝素膜 ,吸热最高峰温度高于普通丝素膜 2 8℃。加入TiO2 有利于增大丝素膜中结晶区的比例 ,促进丝素无规卷曲构象 β 折叠构象的转化。     

用对苯二甲酰氯进行丝素蛋白的化学接枝改性研究

为改善丝素膜的性能,用对苯二甲酰氯(DB)作改性剂对丝素蛋白进行了接枝改性。研究了对苯二甲酰氯加入量以及不同温度下成膜等对接枝产率的影响。通过傅里叶红外光谱(FTIR)测试表明,对苯二甲酰氯与丝素形成共价结合;万能电子强力仪检测表明,改性后的丝素膜其力学性能有较大的改善,当接枝率为6.8%,丝素膜断裂强度可达42.5 MPa,断裂伸长率可达5%。