角蛋白是一种来源于动物毛发的天然蛋白质材料,具有无免疫原性、生物相容性好、可生物降解等特性,在组织工程支架材料、药物载体等领域具有重要应用前景。近几年国外研究者已大量开展基于羊毛角蛋白生物材料的基础研究与应用开发,如角蛋白纳米纤维材料、角蛋白膜材料等。然而,研究者发现,纯角蛋白制备的纤维或膜材料通常脆性大,力学强度不高,因此对角蛋白进行改性或将其与其它高分子材料复合是当前制备角蛋白基医用材料普遍采用的策略。针对上述问题,本课题提出将角蛋白与聚氨酯复合,利用静电纺丝的方法制备力学性能及生物相容性均较优的聚氨酯-角蛋白复合纳米纤维材料。本文首先尝试了还原法与氧化法两种提取方法制备出两种类型的角蛋白材料,研究了角蛋白类型、角蛋白/聚氨酯配比对纳米纤维微观结构、理化性能以及细胞相容性的影响。结果发现,不同比例的角蛋白与聚氨酯混合纺丝后,角蛋白含量越高,纳米纤维丝直径越细;接触角测试发现,角蛋白含量越高,纳米纤维的亲水性也越高,接触角越小;通过万能力学测量仪测量材料的力学性能发现,角蛋白含量越高,力学性能越差,因此,聚氨酯的加入有效改善了纳米纤维的力学性能;傅里叶变换红外光谱分析表明,静电纺丝前后各组分之间并未发生化学反应;XRD的研究发现,混合纺丝后,该复合膜不存在晶型结构;采用氮气吸附脱附法分析复合膜的孔结构表明,蛋白含量越高,孔隙率越大,并且还原型角蛋白纳米纤维的孔隙率高于氧化型角蛋白纳米纤维。以小鼠成纤维细胞为细胞模型,分别采用MTT法和细胞形貌观察法评价复合纳米纤维的生物相容性情况。结果表明,聚氨酯/角蛋白复合纳米纤维膜能够有效促进细胞增殖和生长;SEM观察发现细胞能够在此复合纳米纤维上舒展生长,状态良好。此外,针对还原型与氧化型角蛋白均易溶于水的特点,研究分别采用75%酒精浸泡和25%戊二醛蒸汽交联的方法对两类蛋白进行改性。结果发现,改性后的蛋白二级构象发生改变,热降解性能无明显变化。降解实验研究表明,改性后的两种角蛋白水不溶性均得到改善,其中戊二醛蒸汽交联的还原型角蛋白水不溶性提高程度最高。