生物材料失效分析..docVIP

SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY 论文题目：淋巴靶向诊疗探针的制备及失效分析 姜杰 学生学号： 1140509107 专 业： 材料科学与工程学院 任课教师： 朱君 签 名： 生物材料失效分析 姜杰 学号:1140509107 前言 生物材料的定义很多,归纳起来可理解为生物材料是一类用于人工器官、修复、理疗康复、诊断、检查、治疗疾病等多种医疗保健领域,对人体组织、血液不致产生不良影响的功能材料。研究生物材料涉及的学科领域很多,如材料、生物、医学、物理、生物化学及一些现代高技术等,相应的研究包括除生物与材料学科的评价方法外,还会有物理、化学及一些工程的研究方法,并且,不同材料具体不同的功能或用途,决定了它具备多种不同的性能,这导致生物材料在其制备和使用的过程中将存在各种各样不同方面的失效情况。在这里，我们将讨论丝素蛋白基生物支架在制备、检测、使用时不同的失效情况。 一、简介 我们所说的生物材料一般指的是生物医学材料, 在人类不同的历史时期, 生物材料被赋予了不同的意义, 它的定义是随着生命科学和材料科学学科的不断发展而不断变化的的。但是不论哪个时期的生物材料都有一些共同的特征。即生物医学材料是一类人工或天然的材料, 可以单独或与药物一起制成部件、器件用于人工器官、修复、理疗康复、诊断、检查、治疗疾病等医疗保健领域, 同时在短期或长期的使用期内不会对宿主引起急性或慢性危害[1,2] 。 生物材料的研发所涉及的领域众多，其中就包括材料学生物学、医学、物理学、生物化学等不同领域，作为生命科学与材料科学相交叉的边缘 图一 静电纺丝实验基本装置 在成功制得所需要的结构的丝素蛋白支架后，我们对所得到的支架进行了后期处理，以得到具有不同的二级结构的丝素蛋白基组织修复支架。丝素蛋白作为一种一种天然合成的高分子聚合物，来源广泛、获取简便、价格低廉，作为一种传统的农业产品，丝素作为手术缝线用于临床已有一百多年的历史。近年来，由于其低免疫原性、良好的生物相容性、缓慢的降解速度及特有的理化性质，丝素蛋白作为一种新的生物材料应用越来越受到关注。而且，通过多种方法改进、表面修饰等技术控制丝素蛋白的分子结构和形态，使得丝素蛋白在生物材料和组织工程领域的应用变得更为广泛。丝素蛋白作为一种蛋白质，与其他的蛋白质相同，也具有三种最为常见的不同的二级结构，分别为无规卷曲结构、α螺旋结构以及β折叠结构，除此以外，还包括310螺旋、π-螺旋等不同的二级结构[6]。现如今有越来越多的研究结果证明,蛋白的构象转变与生命活动中的许多活动都密切相关。就如近年来,通过研究我们发现可以导致人的克雅氏症以及动物的海绵脑病 图二 丝素蛋白不同结晶形态示意图 (如疯牛病)的阮病毒蛋白(Prion)在不致病时的正常细胞膜糖蛋白PrPC含40%的α-螺旋结构,只含有3%β-折叠结构,而致病的病毒蛋白PrPSc中的β-折叠结构占43%的β-折叠，而α-螺旋结构的含量则降至30%[7,8]。因而研究蛋白质的构象转变条件以及不同结构与功能之间的关系等对于人类来说都有着十分重要的意义。有关动物蛋白纤维的研究表明,蚕丝、蜘蛛丝优良的力学性能与其构象有着密切的关系,蚕丝中日折叠结构与纤维的强度相关,无规卷曲结构的含量则与蛋白纤维的弹性有关[9,10]丝素蛋白主要有两种不同结晶形态,分别称为α型和β型，为了与丝素蛋白中的α-螺旋构象和β-折叠构象区分开来,我们分别将他们称为silk I和silk II（图二）。其中，Silk I呈曲柄形分子链,其具体结构至今尚未完全研究清楚,目前的结论认为Silk I是由无规线圈结构和α-螺旋结构组成的，而silk II则主要为β-折叠结构,另外,在丝素水溶液与空气界面中,还有一种结晶形态,称为Silk III,呈三角形结构(三螺旋链构造)[11]。silk I和silk II在丝素蛋白应用的研究过程中具有重要的意义，例如，Silk I结构较多的丝素则水溶性较好，Silk II结构较多的丝素相较之下则疏水性较好，这说明在人体中，因为水含量较多，因此，在人体中，Silk II结构较多的丝素蛋白更适于长时间使用；Silk I结构与丝素蛋白的韧性相关，而Silk II结构则与丝素蛋白的强度有关。本文中我们就上述两点：1）丝素蛋白基生物支架在制备工艺过程中的失效条件研究与分析；2）丝素蛋白基生物支架在使用过程