胶原蛋白的凝胶纺丝及其理化性能研究

作     者：王松 

作者单位：重庆科技学院 

学位级别：硕士

导师姓名：陈勇;刘洪亮

授予年度：2021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：亲油性 Ⅰ型胶原 凝胶纺丝 琥珀酰化改性 蛋白结构 

摘      要：油污感染型创伤普遍存在于石油开采一线工人中,创口清理不及时、护理不恰当可能造成伤口感染、化脓,甚至截肢。而市场上常见的伤口敷料材料由于生物相容性差、免疫排斥等问题,不能满足人们需求。I型胶原来源广、价格便宜、生物相容性好低免疫原性等优点是作为伤口敷料材料的不二选择,但是由于其力学强度低、亲疏水性不足,成型困难等问题难以直接用于伤口敷料材料。本文针对胶原这些问题上的不足之处,采用琥珀酸酐接枝改性、胶原凝胶纺丝、理化结合的后处理等技术方案来制备胶原型纤维材料,拟用于石油环境员工伤口急救。具体研究内容如下:（1）通过不同剂量的琥珀酸酐改性胶原蛋白,初步确定在胶原蛋白与琥珀酸酐的剂量比例为10:1与10:2时,胶原的亲水、亲油性能均得到了大幅度提升,并且通过红外光谱测量发现胶原蛋白的二、三级结构未受到影响,保留了部分自组装能力,解决了胶原蛋白亲水、亲油率不够,自组装能力丢失的问题。（2）采用凝胶纺丝的制备方法,调节胶原蛋白p H使其在一定条件下具备自组装能力,发生自组装。本实验考虑胶原凝胶的气泡、温度、p H值和时间等多种因素对胶原凝胶丝的影响。发现在温度为20-30℃、凝胶时间为30-60 min、纺丝速率为50μl/min条件下胶原的凝胶效果最佳。（3）通过胶原蛋白的后处理工艺,发现胶原蛋白在经过梯度脱水、醛基化多糖的共混交联后胶原蛋白的结合水含量下降,最低结合水含量为京尼平交联处理后的胶原丝只有11.1%的含水率,通过拉伸试验发现胶原丝经过醛基化多糖交联后的抗拉强度提升至2倍,达到55.94±16.8 MPa,弹性模量最高提升了5倍多,达到806±90 MPa,通过海藻酸钠制备的凝胶丝后处理试验发现,凝胶丝的牵伸以及涂油能够改善凝胶丝表面光滑度,提升丝的强度。基于I型胶原蛋白制备的胶原凝胶丝,具备良好的生物相容性,是一种优异的生物材料,可用于可吸收缝合线、油气环境伤口敷料材料,为油气环境下工人生命安全提供一层保障。