明胶蒙脱土壳聚糖生物材料的制备及体外生物相容性研究

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1、摘要摘要明胶是胶原的部分变性衍生物，是一种亲水性蛋白质，其分子链上带有大量正负电荷，具有两性聚电解质性质；蒙脱土(MMn是一种天然纳米层状硅酸盐，在溶液中大分子链可以插入MMT层间，形成插层复合物。本实验通过溶液插层法，制备了明胶／蒙脱土一壳聚糖(Gel／MMT-CS)新型组织工程生物材料。X射线衍射分析(XRD)、红外光谱分析(FT-IR)表征了复合物的微观结构，证实复合物中MMT层间距显著增加，形成了插层结构；并且Gel、CS分子间存在较强的相互作用，形成了聚电解质配合物(PEC)。通过冷冻干燥法制备Gel／MMT-CS三维多孔支架，扫描电镜(SEM)图表明支架孔径均匀，孔隙率高(>9

2、0呦，孔径、孔的连通情况符合细胞培养的要求。实验结果表明固含量、预冻温度、MMT含量对Gel／MMT-CS支架的孔结构及性能有很大影响：体系固含量降低，支架厚度、表观密度减小，孔径有所增加，孔壁变薄，通孔率较高，含水率在固含量为3．6％时出现最大值。预冻温度降低使得支架孔径减小，支架厚度降低，含水率降低，表观密度增加。MMT含量较低对，Gen伽T-CS复合支架具有与Gel．CS支架相似的孔形态，MMT含量达到20％时，支架孔形态变得不规则，孔呈叶片状。MMT含量增加，导致支架含水率逐渐降低。降解实验考察了GelmdMT’cS复合膜及支架的水解、酶解规律。由于纳米分散的MMT片层对液体小分子

3、渗透的阻隔，以及对明胶分子链上的部分亲水基团的屏蔽作用，插层复合材料的降解率随着MMT含量增加而下降，降解率可以通过MMT含量调节。力学性能测试表明MMT以纳米尺度分散在复合材料中，可以大幅度改善材料的力学性能，对湿态力学性能也有一定的提高。并且固含量高的Gel／MMT-CS复合支架力学性能较好。本实验选用基质千细胞系，采用体外细胞培养法及MTT测试评价Ge删T-cS插层复合材料的生物相容性。SEM图表明基质干细胞可以在Gel／MMT-CS膜及支架上正常地粘附，生长旺盛，形态与细胞培养板(TCPs)组细胞无差异。MTT试验证明，生长在Gel，MMT．CS膜上的基质干细胞与TCPs组细胞具有

4、同样的增殖趋势，表明了Gel／MMT-CS复合材料对基质干细胞具有良好的生物相容性。关键词：明胶，蒙脱土，壳聚糖，插层，组织工程支架，体外降解，生物相容性ABsTRACTABSTRACTGelatin，whichjsakindofbydrophilieprotein，ispartiallydenaturedderivativeofcollagen．Asanaturalamphotericpolyelectrolyte，avariablenumberofpositiveandnegativechargesfirerandomlylocatedonmolecularchains．Montmor

5、illonite(MMDisal【indofnaturalnano-scalelayeredsilicate．MaeromoleculesinsolutioncaninsertintoMMTlayerstoformtheintercalatedcomposite．Inthispaper,anovelkindofbiomateriaifortissueengineeringbasedongelatin／MMT-chitosan(Gel／MMT-CS)Waspreparedbysolutionintercalationprocess．Themicrostructurewasinvestigat

6、edbyX—Raydiffraction(XRD)andFouriertransformedinfrared(FT-IR)analysis．TheintercalationstructurewastestifiedthroughtheobviousincreaseofthedistanceofMMTlayersandpolyeleetrolytecomplexes(PEC)wasformedastheintenseinteractionbetweengelatinandchitosan．Three·-dimensionalporousGel／MMT-CSscaffoldWasprepare

7、dbyfreeze·-dryingtechnique．Scanningelectronmicroscopeimages(SEM)revealedthatthescaffoldspossessedhighporosity(>90％)，properporesizeandgoodinter-connection,whichweresuitableforcellsimplantation．111eresultssuggested