丝素纤维/硫酸钙抗感染骨材料的制备及性能

通过控制丝素蛋白自组装过程制备了溶液状态下的丝素纳米纤维（silk fibroin nanofibers,SFFs）,与硫酸钙、万古霉素（vancomycin,VCM）复合,制备了VCM/CS/SFFs抗菌骨材料。通过SEM、XRD、紫外分光光度计、万能力学试验机、抑菌圈、MTT等手段分别研究了复合材料的微观形貌与结构、药物释放、力学、抑菌及细胞相容性等性能。结果显示,与水作为固化液相比,随着SFFs溶液（0.017 5~2.1 mg·mL^-1）的加入,复合材料凝固时间可控,降解率逐渐降低,抗水性增强,韧性提高;同时随丝素纳米纤维含量的增加骨材料抗压强度表现为先增加后减小的趋势,一周内药物释放速率降低;材料同时具有抑菌作用;MTT实验结果显示,加入丝素纳米纤维后与纯的硫酸钙相比MC3T3细胞增殖明显。     

丝素蛋白与聚氨酯共混膜的制备及结构和性能

采用溶液共混法制备了一系列不同组成的聚氨酯/丝素共混膜.利用红外光谱和广角X-射线衍射表征聚氨酯/丝素共混膜的结构;扫描电镜观察共混膜的断面;紫外-可见光谱测定共混膜的透光性;运用拉伸实验研究不同配比聚氨酯/丝素共混膜的力学性能.结果表明聚氨酯和丝素蛋白分子间存在较强的氢键相互作用.当丝素含量低于3 wt%时,试膜的断面较光滑,丝素蛋白分子进入聚氨酯网状结构中,破坏了聚氨酯分子内硬段和软段间的氢键作用.随着丝素含量进一步增大,丝素小颗粒均匀分散在聚氨酯基体中,二者之间具有较好的相容性.本实验所采用的制膜条件有利于促进丝素蛋白大分子的结晶.丝素蛋白对聚氨酯具有良好的增强效果,当丝素含量从0到5.6 wt%变化时,共混试片的断裂强度由0.56 MPa增大到4.60 MPa,杨氏模量由0.14 MPa增大到1.71 MPa,断裂伸长率从1065%下降到988%.丝素蛋白增强聚氨酯共混膜的强度显著增加,但弹性基本保持不变.     

静电纺制备丝素蛋白纳米纤维及其复合纳米纤维的研究进展

将生物材料通过静电纺丝制备成的纳米纤维,具有比表面积大、空隙率高、生物相容性好等优点,因此得到广泛研究。本文主要综述了近年来国内外静电纺丝制备丝素蛋白纳米纤维的研究现状,重点介绍了采用不同溶剂制备的纯丝素蛋白纳米纤维和丝素蛋白与其它材料复合制备的丝素蛋白复合纳米纤维,并展望丝素蛋白纳米纤维潜在的应用前景。     

仿丝素纤维的研究进展

简要回顾了外观和形态仿蚕丝发展技术,重点分析了结构仿蚕丝丝素的国内外研究现状,探讨了结构与功能仿丝素纤维的途径、方法和存在的困难,包括丝素再生、聚氨基酸合成、聚氨基酸与非肽片段共聚物合成、基因工程法仿丝素蛋白质的合成及其纤维化等.基于天然大分子蚕丝丝素与合成高聚物聚氨酯同时具有类似的酰胺链结构和微相分离的聚集态结构,提出了以含有丝素特征寡肽片段的特殊聚氨酯仿丝素纤维的可行性构想,以期有助于蚕丝合纤化.     

纳米TiO2/丝素复合膜的制备

探讨了纳米TiO2在丝素溶液中的分散条件,在此基础上制备了纳米TiO2/丝素复合膜,并用原子力显微镜(AFM)和扫描电子能谱(EDS)对复合膜进行了表征。实验结果表明,制膜方法较为合理。当以有机物A为分散剂,纳米TiO2含量为1/1000时,其以粒径50 nm左右均匀地分散于复合膜中。     

丝素蛋白-聚氨酯水凝胶的制备和性能

以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、聚乙二醇（PEG）、聚氧化丙烯二醇（PPG）等为主要原料,合成了一系列—NCO封端的水性聚氨酯（PU）预聚体,与自制的丝素蛋白（SF）水溶液混合进行交联反应,制备出丝素蛋白-聚氨酯（SF-PU）水凝胶。研究了SF-PU水凝胶的合成工艺,对SF-PU水凝胶进行了红外和电镜表征及性能测试,...     

纳米金/丝素复合膜修饰电极制备及对对苯二酚的电催化作用

将丝素还原HAuCl4制备的纳米金/丝素溶胶修饰在金电极表面制备了纳米金/丝素复合膜修饰电极,用于对苯二酚的催化氧化。实验表明,该修饰电极具有很好的电化学性能,在pH3.55磷酸盐缓冲溶液中以该修饰电极对对苯二酚进行检测,对苯二酚在4.0×10-6~1.0×10-4mol/L浓度范围内,其氧化峰电流与浓度呈良好的线性关系,其线性回归方程为i(μA)=0.2614 5.3539c,r=0.9995;检出限为2.0×10-7mol/L,灵敏度良好,用于实际样品分析,结果令人满意。     

壳聚糖/丝素纳米纤维载药多层膜的构建和抗菌应用

构建抗菌表面涂层,是解决医疗器械表面因黏附生长细菌引发医源性感染的理想途径.因此,本研究利用层层自组装技术,以静电相互作用为驱动力制备了壳聚糖/丝素纳米纤维(CHI/SNF)多层膜,通过紫外-分光光度计(UV-Vis)追踪该多层膜的组装过程,并使用扫描电镜(SEM)对其进行形貌分析.然后,通过引入天然抗菌药物小檗碱(BBR)获得BBR-CHI/SNF多层膜.初步探讨了该载药多层膜的体外药物释放行为和对金黄色葡萄球菌和绿脓杆菌的抗菌性能.测试结果表明,多层膜的载药量能够通过调整膜的层数来控制.多层膜具备抗细菌黏附及一定抑菌性能,负载BBR后,通过BBR与多层膜内CHI的协同作用,抗菌性能得到了提升,抑制了金黄色葡萄球菌和绿脓杆菌的生长,其抑制率分别达到了(59.62±4.28)%和(51.65±3.77)%.总而言之,本研究构建了一种兼具抑菌和抗细菌黏附功能的载药多层膜,该多层膜制备简单,性能易于调控,基底灵活,因此在生物医用材料表面抗菌领域具有良好的应用前景.     

丝素蛋白-聚氨酯复合水凝胶的制备及性能研究

以聚乙二醇(PEG)、聚氧化丙烯二醇(PPG)、异弗尔酮二异氰酸酯(IPDI)为主要原料制备聚氨酯预聚体(PU),与丝素蛋白水溶液(SF)交联制得丝素蛋白-聚氨酯(SF-PU)复合水凝胶.分别利用ATR、SEM对水凝胶组成、结构及微观形貌进行表征;DSC、吸水溶胀测试探讨了丝素蛋白与聚氨酯的质量比(SF/PU)以及聚氨酯中不同软段质量比(PEG/PPG)对SF-PU水凝胶热性能、溶胀性能的影响.结果表明,SF-PU水凝胶具有多孔结构;样品中不同的SF/PU、PEG/PPG均对材料的玻璃化转变温度、结晶度及溶胀性能产生影响,且当水凝胶组分为SF/PU=1/25、PEG/PPG=2/1时,平衡溶胀比(ESR)可达到440%;水凝胶在溶胀初始阶段符合菲克扩散模型,整个溶胀过程遵循溶胀动力学2级方程.     

半水硫酸钙晶须的水化机理及稳定性调节

通过探讨半水硫酸钙晶须(HCSW)贮存过程在空气中形貌和晶形的变化,研究了半水硫酸钙晶须的水化机理,分析了不同处理方法对其稳定性的调节。研究发现,HCSW的水化是由晶须表面的-OH基团和Ca^2+活性位点以及HCSW存在的内部通道引起的,煅烧和二元醇改性均可提高硫酸钙晶须的耐水性。结果表明,煅烧后,半水硫酸钙晶须转化为无水可溶硫酸钙晶须和无水死烧硫酸钙晶须,易于水化的内部通道消失,耐水性增强;水热合成过程二元醇的加入,可利于醇羟基吸附在HCSW的(200)、(020)和(220)表面,阻止H2O分子中羟基在晶须表面的吸附,进而提高晶须的耐水性,当添加剂为三乙二醇(TEG)且浓度为18.8 mmol·L^-1时,HSCW在空气中耐水稳定性不小于7 d。     

丝素-氧化石墨烯-甘油复合膜的制备及性能

采用浇铸法在丝素-甘油复合膜中添加氧化石墨烯,用以改善复合膜的综合性能,通过X射线衍射(XRD)、全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)、力学万能试验机、场发射扫描电镜(FESEM)和溶失率测试等方法研究了氧化石墨烯对复合薄膜结构与性能的影响。结果表明:加入氧化石墨烯后,丝素的晶型由Silk I向SilkⅡ转变,拉伸强度提高了32%。氧化石墨烯在丝素的结晶过程中起到成核剂的作用;氧化石墨烯可以增加复合膜在37℃水溶液中的稳定性。     

Fe-Ni合金/Ni铁氧体复合纳米纤维的制备、表征与磁性能研究

采用静电纺丝结合氢气热还原法制备了一系列平均直径约为60～70 nm的Fe-Ni合金/Ni铁氧体复合纳米纤维. 使用热重-差热分析、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、选区电子衍射和振动样品磁强计等技术对前驱体纤维的热分解行为以及目标产物的晶体结构、相组成、形貌和磁性能进行了表征. 结果显示, Ni铁氧体纳米纤维的制备温度及其还原温度对相应还原产物的相组成和磁性能有着显著的影响; 所得Fe-Ni合金/Ni铁氧体复合纳米纤维由于Fe-Ni合金的引入表现出更为优良的磁性能, 且各磁性相间存在良好的交换耦合, 其整体磁行为如同一个单相磁性材料. 在复合纳米纤维磁性能上所观察的变化可根据Fe-Ni合金和Ni铁氧体内禀磁特性的不同以及晶粒尺寸、相组成和磁相互作用的变化来进行解释.     

柞蚕丝素／纳米TiO2复合膜的制备及其结构表征

为了获得良好性能的柞蚕丝素复合膜,本文采用复合法制备了不同配比柞蚕丝素/纳米TiO2复合膜,并与纯的丝素膜作了比较,用SEM、DSC、TG和IR进行了表征.SEM测试表明在分散剂聚乙烯醇作用下,适量的纳米TiO2能均匀分散丝素溶液中.DSC测试表明复合膜b、c和d的Tm均高于纯的柞蚕丝素膜a的Tm,然而随着纳米TiO2加入量的继续增加,对应复合膜的Tm有所降低.TG结果表明,随着纳米TiO2加入量的增加,复合膜的热稳定性得到提高.IR测试表明丝素复合膜的结晶结构从Silk I向SilkII转化.     

柞蚕丝蛋白/桑蚕丝蛋白共混支架的制备及性能研究

众多研究表明,含有三肽基序即精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（RGD）的材料有助于细胞在其上的粘附和生长.尽管作为天然蛋白质的柞蚕丝蛋白同样具有RGD序列,但其从柞蚕丝纤维中的再生过程复杂且不易加工成型,因此对此类蛋白质材料的研究较少.我们以水溶液共混的方式,在再生柞蚕丝蛋白中引入了更为常用的桑蚕丝蛋白,通过对桑蚕丝蛋白水溶液特殊有效的醇诱导和冻融方法,成功制备了非水溶性的柞蚕丝蛋白/桑蚕丝蛋白复合支架材料.研究结果显示,随着柞蚕丝蛋白含量增加,共混支架的孔径和强度均有所下降,但其热稳定性上升;FTIR测试表明,尽管柞蚕丝蛋白和桑蚕丝蛋白的一级结构完全不同,但其二级结构在以此方法制备的支架材料中均以β-折叠构象为主.体外细胞培养实验证实,小鼠成纤维细胞和成骨细胞都能在支架上增殖生长,并且共混支架较纯桑蚕丝蛋白支架具有更高的细胞增殖速率,表明其不仅具有良好的生物相容性,而且可能更适用于组织工程领域.     

Oxygen Plasma Technology-Assisted Preparation of Three-Dimensional Reduced Graphene Oxide/Polypyrrole/Strontium Composite Scaffold for Repair of Bone Defects Caused by Osteoporosis

Repairs of bone defects caused by osteoporosis have always relied on bone tissue engineering. However, the preparation of composite tissue engineering scaffolds with a three-dimensional (3D) macroporous structure poses huge challenges in achieving osteoconduction and osteoinduction for repairing bone defects caused by osteoporosis. In the current study, a three-dimensional macroporous (150–300 μm) reduced graphene oxide/polypyrrole composite scaffold modified by strontium (Sr) (3D rGO/PPY/Sr) was successfully prepared using the oxygen plasma technology-assisted method, which is simple, safe, and inexpensive. The findings of the MTT assay and AO/EB fluorescence double staining showed that 3D rGO/PPY/Sr has a good biocompatibility and effectively promoted MC3T3-E1 cell proliferation. Furthermore, the ALP assay and alizarin red staining showed that 3D rGO/PPY/Sr increased the expression levels of ALP activity and the formation of calcified nodules. The desirable biocompatibility, osteoconduction, and osteoinduction abilities, assure that the 3D macroporous rGO/PPY/Sr composite scaffold offers promising potential for use in the repair of bone defects caused by osteoporosis in bone tissue engineering.     

壳聚糖/明胶/TiO2三元复合膜的制备与功能特性

纳米TiO2用阴离子表面改性剂SDS改性后,以溶液共混法制备了壳聚糖／明胶/TiO2复合膜,用FTIR、XRD、SEM、TEM表征了其结构与形态,并测试了其吸水率、透光率、力学性能和抑菌性能。进而探讨了复合膜中明胶和纳米TiO2含量对壳聚糖膜性能的影响。结果表明：复合膜中,壳聚糖、明胶和TiO2微粒间存在强烈的氢键相互作用,从而使明胶与壳聚糖具有良好的相容性,TiO2与壳聚糖、明胶分子间有很好的界面作用。适量TiO2的加入,可使壳聚糖／明胶共混膜的力学性能得到改善,明胶质量分数为0．30时,掺杂wTiO2为0．01、0．02的复合膜较壳聚糖／明胶共混膜的湿强及干态韧性分别提高了55．9％,40．8％和49．7％,47．9％。此外,复合膜的抑菌性能随明胶的增加而降低,但随TiO2的掺杂比的增加而增强,纳米TiO2的引入拓宽了壳聚糖和明胶两种天然高分子材料的应用范围。     

Fabrication and Properties of Polycaprolactone Composites Containing Calcium Phosphate-Based Ceramics and Bioactive Glasses in Bone Tissue Engineering: A Review

Polycaprolactone (PCL) is a bioresorbable and biocompatible polymer that has been widely used in long-term implants and controlled drug release applications. However, when it comes to tissue engineering, PCL suffers from some shortcomings such as slow degradation rate, poor mechanical properties, and low cell adhesion. The incorporation of calcium phosphate-based ceramics and bioactive glasses into PCL has yielded a class of hybrid biomaterials with remarkably improved mechanical properties, controllable degradation rates, and enhanced bioactivity that are suitable for bone tissue engineering. This review presents a comprehensive study on recent advances in the fabrication and properties of PCL-based composite scaffolds containing calcium phosphate-based ceramics and bioglasses in terms of porosity, degradation rate, mechanical properties, in vitro and in vivo biocompatibility and bioactivity for bone regeneration applications. The fabrication routes range from traditional methods such as solvent casting and particulate leaching to novel approaches including solid free-form techniques.     

一维Ga2O3/SnO2纳米纤维的制备及其气敏性能

通过静电纺丝法制备了一维Ga2O3/SnO2纳米纤维,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等方法对材料进行了表征,测试了不同Ga2O3质量分数(0、40%、50%、60%、70%、100%)的Ga2O3/SnO2纳米纤维(650℃,5 h)对应元件对三甲胺、丙酮、乙醛、乙酸、氨气、乙醇、甲醛7种气体的气敏性能。结果表明:在室温(25℃)时,60%(w/w)Ga2O3-40%(w/w)SnO2纳米纤维对三甲胺气体具有较高的灵敏度和较短的响应/恢复时间。对1000μL·L^-1三甲胺的灵敏度达到51;检出限达到0.8μL·L^-1,其灵敏度为1.3。