Ⅰ聚丙烯酸（鈉鹽）調控碳酸鈣結晶機制及其復合材料的制備Ⅱ再生絲素蛋白修飾聚丙烯補片及其應用的初步探索.pdf

1、自然界中貝殼等生物材料由于其優(yōu)異的機械性能日益成為材料學研究的熱點。軟體動物的貝殼由碳酸鈣和有機基質(由幾丁質和類絲素蛋白組裝形成)構成,其中碳酸鈣以方解石或文石等形式存在。在酸性蛋白等生物分子的調控下,貝殼的珍珠質中形成了由厚度為0.5-1.0μm的文石層和厚度為50-100nm的有機基質層構成的復合材料。珍珠質的層狀結構使其具有極其優(yōu)異的機械性能,成為高性能復合材料制備的藍本。研究珍珠質中文石的形成過程以及酸性蛋白和有機基質等生物分

2、子在文石形成過程中的調控作用,對于模擬珍珠質的結構人工制備高性能復合材料具有重要意義。本論文首先以再生絲素蛋白膜為有機基質,利用分子量為2000的聚丙烯酸(以下稱PAA2kDa)作為碳酸鈣結晶的調控劑,在碳酸鈣飽和溶液中制備了碳酸鈣/再生絲素蛋白復合材料。研究發(fā)現(xiàn):(1)當PAA2kDa的濃度控制在5-200μg/ml時,可以在再生絲素蛋白膜表面形成連續(xù)而平整的碳酸鈣薄膜。當PAA2kDa的濃度高于20μg/ml時,碳酸鈣薄膜主要由方解

3、石晶體組成。(2)在體系中加入高濃度的鎂離子(Ca2+/Mg2+=6/1)并結合20μg/mlPAA2kDa的調控作用,可以在再生絲素蛋白膜表面形成連續(xù)、平整而光滑的文石薄膜。重復進行再生絲素蛋白成膜/碳酸鈣結晶,可以制備類似于珍珠層結構的文石/再生絲素蛋白復合材料。為了研究聚丙烯酸或其鈉鹽對碳酸鈣結晶的調控作用,我們將不同分子量的聚丙烯酸或其鈉鹽加入碳酸鈣飽和溶液中,研究其對碳酸鈣結晶過程的影響。研高于100μg/ml時改變形成的碳酸

4、鈣晶體的形貌。(2)中等分子量的聚丙烯酸鈉(如PAAs5.1kDa、PAAs8kDa和PAAs15kDa)可以誘導形成直徑為0.1-3.0μm的文石復合微球。(3)高分子量的聚丙烯酸鈉(如PAAs100kDa)可以誘導形成直徑為0.4-1.5μm的無定形碳酸鈣復合微球。動態(tài)光散射和XRD等研究發(fā)現(xiàn):文石和無定形碳酸鈣復合微球由直徑為400-600nm的無定形碳酸鈣粒子聚集形成,碳酸鈣粒子聚集過程中不同分子量的聚丙烯酸鈉鹽對無定形碳酸鈣結

5、晶抑制能力不同,中等分子量的聚丙烯酸鈉不能完全抑制無定形碳酸鈣的結晶,但可以穩(wěn)定文石的形成,最終形成文石復合微球;而高分子量的聚丙烯酸鈉可以完全抑制碳酸鈣的結晶,最終形成無定形碳酸鈣復合微球。腹股溝部位的切口疝是腹部手術的常見并發(fā)癥,采用腹腔鏡技術可以將切口疝無張力修復手術的復發(fā)率降至5％以下。無張力修復手術一般采用聚丙烯補片(以下稱PPmesh)作為修補材料,取得了良好的治療效果。但PPmesh的使用易引起嚴重的組織粘連,可能引發(fā)腸道

6、損傷、壞死、瘺管的形成等嚴重的并發(fā)癥。我們采用低溫等離子體對PPmesh進行處理,提高其親水性。再通過再生絲素蛋白溶液浸涂,對PPmesh進行修飾。實驗發(fā)現(xiàn),對PPmesh通過兩分鐘的等離子體處理,再生絲素蛋白在其表面浸涂效果良好。初步的動物試驗表明,通過再生絲素蛋白對PPmesh進行表面修飾,可以有效地降低其在Wistarrat腹壁修復手術中與網(wǎng)膜和腹腔內小腸等臟器間的粘連。通過低溫等離子體對PPmesh進行單面處理,再通過再生絲素蛋