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羟基磷灰石是天然骨的主要成分,能诱导新骨的形成并为其提供支架,与骨组织形成良好的骨性结合,是理想的骨组织替换材料。但纯羟基磷灰石较脆且生物降解性差,从而限制了其在骨组织工程领域的应用。通过仿生矿化的方法制备羟基磷灰石/有机高分子复合材料,可有效的改善羟基磷灰石的力学和生物相容性,因此受到广泛关注。丝胶蛋白是包覆在蚕丝丝素外围的一种球状蛋白,具有良好的生物相容性、生物降解性。丝胶蛋白中含有大量的羧基和羟基,能与Ca2+紧密结合,诱导羟基磷灰石矿化结晶,形成自组装纳米复合材料。丝胶蛋白还可用作有机基质和媒介,促进细胞的增殖和生长,在生物材料领域具有广泛的应用前景。
本研究以乙醇预处理丝胶膜为模板,采用模拟体液仿生矿化法制备了丝胶蛋白/羟基磷灰石复合膜材料,研究了模拟体液中羟基磷灰石以及其他磷酸盐在丝胶膜上的沉积和生长情况。采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDX)、万能试验机分析了复合膜材料的结构、结晶性、微观形貌和力学性能。结果表明,通过仿生矿化法在乙醇预处理丝胶膜表面形成了球状的、呈三维立体结构的羟基磷灰石晶体。形成的羟基磷灰石中含有少量缺钙磷灰石和碳酸盐磷灰石,且形成的HA属于弱结晶范畴,与人体骨中HA的结晶态相似。通过这种方法制备的丝胶蛋白/羟基磷灰石复合膜材料综合了丝胶蛋白和羟基磷灰石的双重性能,有利于促进骨组织工程支架材料的深入研发。
本研究将矿化第7d的复合膜材料和乙醇预处理丝胶膜与MG-63人成骨瘤细胞进行体外培养,通过细胞形态学观察和XTT检测,研究复合材料的生物相容性。结果表明,复合膜材料更能促进MG-63细胞的增殖和生长。
以上研究表明,丝胶膜可以诱导羟基磷灰石晶体的沉积,制得的丝胶蛋白/羟基磷灰石复合膜材料具有良好的生物相容性和生物活性,这为制备理想的复合生物材料提供了新的思路。