RGD-重组蛛丝蛋白/聚乙烯醇电纺膜创面敷料的研制

来源 :福建师范大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:dawancha2010
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皮肤是人体最大的器官,是人体的天然屏障,对维持体内环境的稳定和阻止微生物入侵起重要作用,因包覆在人体表面容易受到创伤。各种烧烫伤患者人数每年居高不下,创伤不仅在形式上不断增多,而且也变得十分严重和复杂。同时,全球老龄人口比例的迅速增加,糖尿病等疾病引起的大面积皮肤溃疡患者也越来越多。各种外伤和疾病引起的大面积皮肤缺损,导致皮肤功能部分或完全丧失,给患者带来的肉体和心灵的痛苦特别难以忍受而持久。因此用于修复皮肤缺损的人工皮肤、创面敷料的研究和应用受到社会的广泛关注。创面敷料对原料的生物相容性和生物活性要求较高,合适的材料不多。蜘蛛丝蛋白作为高性能的生物材料,在如人造肌腱、人工韧带、人工器官、组织修复等组织工程新材料领域,具有十分诱人的应用前景。但由于蜘蛛具占地为牢、自相残杀的天性,养殖困难,不能规模化养殖,同时蜘蛛的产丝量小,因此想利用天然蜘蛛丝是不现实的。近年来,世界各国的科学家对蜘蛛丝蛋白质的化学组成、结构以及蜘蛛蛋白质基因组成进行了一系列的研究,已利用基因技术研制出人工合成的蜘蛛丝。且随着生物、化学技术的发展,可以根据需要通过各种化学修饰方法及基因工程融合表达技术来改造蛛丝蛋白的氨基酸侧链及添加各种细胞因子,进而达到改变支架材料性质的目的,拓宽蛛丝蛋白的应用领域。本文在实验室前期的研究基础上,通过对已构建好的重组蛛丝蛋白基因工程菌pNSR16/BL21(DE3)pLysS进行高密度发酵、纯化,获得足量纯度在85%以上含细胞黏附因子RGD的重组蛛丝蛋白(pNSR16)。利用静电纺丝技术,以重组蛛丝蛋白为原料,将其与聚乙烯醇(PVA-124)进行共混纺丝,制备pNSR16/PVA复合纳米纤维膜,考察静电纺丝参数变化及乙醇处理对纤维形貌及结构的影响。扫描电子显微镜(SEM)观察结果表明:复合纳米纤维的直径随着纺丝液浓度、纺丝电压、固化距离以及纺丝液挤出速度的增大均呈现增大的趋势;乙醇处理会引起复合纳米纤维间产生明显的粘连现象。原子力显微镜(AFM)、傅立叶红外转换光谱(FTIR)分析结果表明,蛋白与聚乙烯醇很好的实现了共混,电纺条件对共混膜的构象没有明显影响,乙醇可以诱导蛋白构象从无规卷曲向β-折叠转变。为评估pNSR16/PVA复合纳米纤维膜在创面敷料领域的应用前景,测定了其各项创面敷料性能指标。以背部深Ⅱ度烫伤的SD大鼠为模型,研究电纺膜材料对烫伤创面的修复效果。实验结果表明与传统敷料及医用胶原海绵相比较,pNSR16/PVA复合纳米纤维膜的孔隙率、吸湿性、渗出液在纤维间和纤维内的分布比值、溶涨率分别为84.85%、4.381 g/g、6.140 g/g、2.606 g/g,比多孔膜有明显增加,但低于纱布和医用海绵。pNSR16/PVA复合纳米纤维膜可很好地实现含RGD细胞黏附因子pNSR16的释放。SD大鼠背部深Ⅱ度烫伤创面修复各项评价结果显示:①pNSR16/PVA复合纳米电纺膜可以缩短创面的愈合时间,同期创面愈合率略高于传统敷料及医用胶原蛋白膜组。②可以促进创面组织中成纤维细胞的增殖、肉芽组织形成、胶原合成及bFGF分泌,加速伤口愈合。但pNSR16/PVA复合纳米纤维膜还存在以下不足:①吸湿性能不如纱布及医用胶原海绵。②无抗菌性。以上结果表明,pNSR16/PVA复合纳米纤维膜,对深度烫伤创面愈合有一定的促进作用,在创面敷料领域具有潜在的应用价值。
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