丝素纤维人工血管材料表面改性及其性能研究

作     者：秦金桥 

作者单位：东华大学 

学位级别：硕士

导师姓名：关国平

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：人工血管 等离子体 再生丝素蛋白 生物相容性 

摘      要：家蚕丝素纤维有着良好的韧性、强度和生物可降解性,在生物医用材料领域有着广泛的应用。研究表明,丝素纤维机织管状织物可以作为一种力学性能优良的小口径人工血管材料,然而其生物相容性并不理想。因此,本研究以丝素纤维平纹织物为原材料,采用等离子体处理技术,增加材料表面极性基团的数量,然后使用化学偶联剂1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基羰二亚胺(EDC2HCl)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)将再生丝素蛋白接枝到丝素纤维材料表面。期望得到力学性能优异、生物相容性良好的丝素纤维人工血管材料,为丝素纤维人工血管的开发提供参考。本论文的主要内容包括:1、采用低温低压等离子体技术对丝素纤维人工血管材料表面进行处理,探究了处理气体、时间、功率、真空度等对处理效果的影响规律;2、分别将高、低分子量再生丝素蛋白接枝到丝素纤维人工血管材料表面,探究了蛋白分子量和浓度对接枝效果的影响;3、对改性后的丝素纤维人工血管材料进行了蛋白吸附、溶血和细胞毒性实验,对其生物相容性进行了评估。研究结果及主要结论如下:(1)相比于O、Ar两种等离子体,He等离子体处理对丝素纤维材料的表面形态、结构和力学性能的影响最小,而且能够显著提高材料表面的亲水性。He等离子体处理的优化工艺为:时间180s、功率70w、真空度50Pa。(2)高分子量再生丝素蛋白接枝后,丝素纤维人工血管材料拉伸强度得到提高,但材料的弹性和亲水性有所下降;低分子量再生丝素蛋白接枝后,丝素纤维人工血管材料的拉伸强度也有所提高,而且接枝均匀性和稳定性较好,弹性和亲水性下降程度小。最终得到的优化接枝浓度为:1%的高分子量再生丝素蛋白溶液和5%低分子量再生丝素蛋白溶液。(3)高分子量再生丝素蛋白接枝后,丝素纤维人工血管材料吸附的血浆白蛋白更多。溶血和细胞毒性实验结果表明,相对于低分子量再生丝素蛋白,高分子量再生丝素蛋白接枝能够显著地提高材料的血液和细胞相容性。综上所述,通过He等离子体处理可以保持丝素纤维人工血管材料表面形态完整,同时力学性能损失小、亲水性提高明显。相对于低分子量再生丝素蛋白而言,接枝高分子量再生丝素蛋白可以更明显的提高丝素纤维人工血管材料的生物相容性,但存在接枝后材料弹性降低等问题,接枝工艺有待于进一步完善。