草鱼胶原蛋白的生物学性能及胶原海绵材料的构建

论文摘要

胶原蛋白是生物体内重要的结构蛋白。近年来，胶原蛋白作为生物材料在医学组织工程中的应用日益广泛。本论文以草鱼鱼皮、鱼鳞、鱼骨为原料分别制备酸溶性胶原蛋白（SKA、SCA、BOA）和酶溶性胶原蛋白（SKP、SCP、BOP），对其结构特征、基本理化性质、体外酶降解性、细胞增殖能力等生物学性能进行了系统研究并与猪皮胶原蛋白（PSP）相比较。在此基础上，进一步开展了鱼皮胶原海绵材料构建、性能表征及其材料交联改性的相关研究，以期为淡水鱼胶原蛋白在生物医学材料中的应用提供理论基础。研究方法和结果如下：低温条件下，分别采用酸提取和酸-酶复合提取法分离得到七种胶原蛋白样品（SKP、SKA、SCA、SCP、BOA、BOP、PSP），其中鱼皮胶原蛋白的提取得率（39.66%，以干基计算）远高于鱼鳞（2.8%）、鱼骨（1.6%）。通过红外光谱、紫外光谱、SDS电泳分析，表明提取所得的七种种胶原样品均为典型的Ⅰ型胶原，并具有较高的纯度。氨基酸组成和肽谱分析表明，草鱼胶原蛋白与猪皮胶原蛋白在氨基酸组成方面存在差异性，但草鱼不同部位来源、不同提取方法制备的胶原蛋白在结构上高度接近。通过测定溶解性、吸水性、持水性、热稳定性、特性粘度，比较了七种胶原蛋白在基本理化性质上的共性和差异性。结果表明，草鱼胶原蛋白（SKA，SKP，SCA，SCP，BOA，BOP）具有较猪皮胶原（PSP）更好的吸水性、持水性；草鱼胶原蛋白在NaCl浓度大于4%或中性pH条件下即出现明显的沉淀现象，溶解度几乎为零；草鱼皮胶原蛋白的特性粘度值与猪皮胶原蛋白很接近，但交叠浓度较小。胶原酶体外降解实验表明，草鱼胶原蛋白与猪皮胶原蛋白样品降解性能相似，最大降解率均达到60%（除BOA外）。通过MTT法检测胶原蛋白对细胞增殖的影响，结果表明草鱼胶原蛋白无细胞毒性且能促进细胞生长。以草鱼鱼皮胶原SKA、SKP和猪皮PSP为原料，在相同条件下制备干燥成型的胶原海绵材料，分别通过SEM显微观察和机械强度测定来表征材料性能，结果显示三种海绵材料均具有多孔、纤维结构，而SKA、SKP表现了较PSP更高的拉伸强度。在此基础上，以SKP为原料制备胶原海绵材料，并分别采用紫外照射、热脱水、戊二醛、EDC-NHS等四种交联改性方法对其进行材料改性处理。通过测定材料机械性能、微观结构、体外降解性能及热稳定性，考察不同交联方法对材料性能的影响。结果表明，交联改性后的材料性能均得到了不同程度的改善。在几种交联方法中，戊二醛交联表现出较好的材料性能改善能力，其交联度达72%，材料机械性能明显增强，变性温度由原始材料的35.57℃升高至67.41℃。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 我国草鱼资源及利用现状
• 1.2 胶原蛋白概述
• 1.2.1 胶原蛋白的组成与结构
• 1.2.2 胶原蛋白的功能与应用
• 1.3 胶原蛋白国内外研究动态
• 1.4 立题背景及意义
• 1.5 研究的主要内容与创新点
• 1.5.1 总体研究路线图
• 1.5.2 主要研究内容
• 1.5.3 创新点
• 第2章 草鱼胶原蛋白的提取及结构表征
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 试剂与仪器
• 2.1.2 实验方法
• 2.2 实验结果与分析
• 2.2.1 胶原蛋白样品的得率及感官性状
• 2.2.2 氨基酸组成分析
• 2.2.3 紫外光谱分析
• 2.2.4 傅立叶变换红外光谱分析
• 2.2.5 SDS-PAGE分析
• 2.2.6 肽谱分析
• 2.3 小结
• 第3章 草鱼胶原蛋白的生物学性能
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 试剂与仪器
• 3.1.2 实验方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 溶解性
• 3.2.2 吸水性、持水性
• 3.2.3 热变性分析（DSC）
• 3.2.4 特征性粘度与交叠浓度
• 3.2.5 体外降解性能
• 3.2.6 细胞毒性与细胞增殖能力
• 3.3 小结
• 第4章 草鱼皮胶原海绵材料的构建及交联改性性能的评价
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 试剂与仪器
• 4.1.2 实验方法
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 胶原海绵材料的构建
• 4.2.2 不同来源胶原海绵材料性能的比较
• 4.2.3 四种交联改性方法制备的胶原海绵材料性能比较
• 4.3 小结
• 第5章 结论
• 5.1 论文主要结论
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 攻读学位期间的研究成果