丝素(SF)是从蚕丝里面提取出来的高分子纤维状蛋白质,作为一种天然的蛋白质材料,其没有毒性和刺激性、没有污染以及能够被生物体降解,并且与生物体的生物相容性良好。目前,生物医学领域中已经开始对丝素蛋白进行深入的研究,并且也有了基础性的应用,其有望成为组织工程支架材料的重要组成部分。本文首先用较高浓度丝素蛋白的水溶液进行静电纺丝,从而制备丝素纤维膜,然后将带有相反电荷的壳聚糖(CS)与海藻酸钠(SA)经静电层层自组装至丝素纳米纤维支架上,并将丝素纳米支架材料浸泡在自制的模拟体液(SBF)之中,测试其在生物体外的生物活性与降解性。此外,还对纤维支架材料的构造和性能进行各种表征,最终为丝素纤维支架材料在运用于骨修复工程做了基础性的研究。本课题的主要工作内容及结论如下:(1)调整丝素纺丝液的浓度、电压和接收距离等各项参数,并以正交试验设计方法经过级差分析得出各个参数对纺丝纤维直径产生的影响。采用扫描电镜对制备的丝素纤维膜的直径和形貌进行表征,得出制备良好的丝素纤维膜的优化条件。结果表明,静电纺丝能够从再生的丝素蛋白水溶液中制得超细再生纤维。当采用静电纺丝溶液浓度为30%,电压20kV,距离11cm时,最终能够得到纤维直径为554nm左右的丝素纳米级纤维。(2)设计好自组装程序,利用静电自组装在丝素纤维膜表面分别组装5、10、15和20个CS/SA双层。然后对组装后的复合纤维支架材料进行表征。结果表明,静电层层自组装不但能保留静电纺丝结构上模拟细胞外基质的三维空间的网状结构,而且将生物相容性优异的壳聚糖和海藻酸钠组装至纤维上。当静电自组装层数达到15层时,复合纤维支架呈现出最好的性能:质量残留从17%增加到30%,断裂强度由0.87MPa增加到5.93MPa,断裂伸长由2.04%增至7.88%。(3)体外生物活性及降解性评价。通过测试复合纤维支架诱导类骨羟基磷灰石(CHA)的沉积能力来表征其体外生物活性,并以失重率和pH值变化来表征其降解性。纤维支架材料浸泡SBF的实验结果,表明两种纤维支架材料浸泡SBF以后都可以诱导类骨CHA沉积在其表面上,但组装15个CS/SA双层的复合纤维支架的表面沉积类骨CHA的速度快于纯丝素支架,这是因为海藻酸钠能够与Ca2+形成所谓的“蛋盒”结构,有利于促使类骨CHA在沉积在复合纤维支架材料的表面。纯丝素纤维支架材料在浸泡8周后,pH值下降至6.80,降解率高达27.54%;而复合纤维支架材料浸泡8周以后,其pH值稳定在7.35左右,降解率仅为13.27%,这是由于复合纤维支架里呈碱性的壳聚糖能够维持材料的pH值稳定,避免短期内释放的大量酸性降解产物累积而引发炎症和毒副作用,从而提高纤维支架材料的生物相容性;降解速度减慢且稳定,也可以延长材料维持时间,有利于组织细胞生长和生存环境的稳定。