丝素纤维/硫酸钙抗感染骨材料的制备及性能
Silk Nanofibers/Calcium Sulfate Composite: Preparation and Properties on Infective Bone Repair
作者单位E-mail
刘世超 太原理工大学力学学院, 生物医学工程系, 纳米生物材料与再生医学研究中心, 太原 030024  
连小洁 太原理工大学力学学院, 生物医学工程系, 纳米生物材料与再生医学研究中心, 太原 030024
太原理工大学应用力学与生物医学工程研究所, 材料强度与结构冲击山西省重点实验室, 太原 030024 
yuhalian@126.com 
徐睿 太原理工大学力学学院, 生物医学工程系, 纳米生物材料与再生医学研究中心, 太原 030024  
史振东 太原理工大学力学学院, 生物医学工程系, 纳米生物材料与再生医学研究中心, 太原 030024
太原理工大学力学国家级实验教学示范中心, 太原 030024 
 
杜苗苗 太原理工大学力学学院, 生物医学工程系, 纳米生物材料与再生医学研究中心, 太原 030024  
张斯若 太原理工大学力学学院, 生物医学工程系, 纳米生物材料与再生医学研究中心, 太原 030024  
何志敏 北京奥精医药科技有限公司, 北京 100176  
魏延 太原理工大学力学学院, 生物医学工程系, 纳米生物材料与再生医学研究中心, 太原 030024
太原理工大学应用力学与生物医学工程研究所, 材料强度与结构冲击山西省重点实验室, 太原 030024 
 
黄棣 太原理工大学力学学院, 生物医学工程系, 纳米生物材料与再生医学研究中心, 太原 030024
太原理工大学应用力学与生物医学工程研究所, 材料强度与结构冲击山西省重点实验室, 太原 030024 
 
王秀梅 清华大学材料系, 北京 100084  
崔福斋 清华大学材料系, 北京 100084  
摘要: 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。
关键词: 丝素纳米纤维  半水硫酸钙  感染性骨缺损  力学性能  细胞相容性
基金项目: 国家自然科学基金青年科学基金(No.51502192,51503140,11502158),山西省基础研究计划项目一般青年基金(No.2014021039-6),山西省高等学校科技创新(No.2016142),太原理工大学校青年基金(No.2014TD066,2013Z020),太原理工大学引进人才(No.tyut-rc201270a),太原理工大学技术服务(No.143230043-J)和山西省研究生教育创新项目(No.2017SY023)资助。
Abstract: Silk fibroin nanofibers solution (SFFs) was processed through controlling silk protein molecules self-assembly process, which were incorporated with vancomycin (VCM) to calcium sulfate (CS) for infective calcium sulfate-based materials. Surface morphology of the material was observed using SEM. Structure of the materials was studied with XRD. Drug release property of materials was evaluated using UV absorbance. Mechanical property of the materials was tested using computer-controlled electronic universal testing machine. Antibacterial property was illustrated by inhibition zone. Cytocompatibility was assessed by MTT assay. The results show that the addition of SFFs can not only effectively reduce the degradation rate of the composite material, but also enhance toughness and water resistance comparing to water as setting liquid. And the compressive strength first increased, then decreased as the concentration of SFFs from 0.017 5 to 2.1 mg·mL-1. The results also show that the composite with controllable setting time has excellent antibacterial properties and drug slow-release performance in a week as well as better cell proliferation with MC-3T3.
Keywords: silk fibroin nanofibers  calcium sulfate hemihydrate  infective bone defect  mechanical properties  cytocompatibility
投稿时间:2017-09-30 修订日期:2017-11-30
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刘世超,连小洁,徐睿,史振东,杜苗苗,张斯若,何志敏,魏延,黄棣,王秀梅,崔福斋.丝素纤维/硫酸钙抗感染骨材料的制备及性能[J].无机化学学报,2018,34(3):490-498.
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