岳程飛, 丁長坤, 李 璐, 程博聞

(天津工業(yè)大學(xué) 天津市先進(jìn)纖維與儲(chǔ)能技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 天津 300387)

膠原蛋白是主要的細(xì)胞外基質(zhì)分子[1-2]，其自身可自組裝成具有橫條紋的原纖維，為細(xì)胞生長提供支持，并負(fù)責(zé)結(jié)締組織的力學(xué)彈性[3-4]。在低溫環(huán)境下提取的膠原，仍可保持膠原特有的3股螺旋結(jié)構(gòu)，制備的材料也具有較好的柔韌性、低免疫原性、生物相容性與可降解性[5]；但天然膠原蛋白本身也存在很多缺陷，如力學(xué)性能差，耐水溶性差，不經(jīng)改性處理很難達(dá)到使用要求[6]，因此，通常需要對制備的膠原材料進(jìn)行改性處理[7]，以提高其實(shí)際使用性能。

物理交聯(lián)和化學(xué)交聯(lián)是膠原蛋白主要的交聯(lián)改性方法[8]。膠原的物理交聯(lián)主要是通過紫外線照射、重度脫水以及熱處理等方法，在膠原分子間產(chǎn)生交聯(lián)，從而改善膠原的物理性能[9-11]。物理交聯(lián)雖然交聯(lián)度普遍偏低，但在交聯(lián)過程中一般不會(huì)引入外源性物質(zhì)，也不會(huì)產(chǎn)生不利于生物體的物質(zhì)。膠原的化學(xué)交聯(lián)主要是通過化學(xué)交聯(lián)劑在膠原分子的精氨酸、羥賴氨酸、組氨酸以及賴氨酸等殘基之間生成新的化學(xué)鍵，從而達(dá)到較高的交聯(lián)度[7，12]。常見的化學(xué)交聯(lián)劑主要有戊二醛[13]、碳化二亞胺[14]、京尼平[15]等，不同的交聯(lián)劑在交聯(lián)反應(yīng)中會(huì)產(chǎn)生不同的物質(zhì)。

碳化二亞胺是一種化學(xué)性質(zhì)活潑的交聯(lián)劑，特別是1-乙基-3-(3-二甲基丙基)碳化二亞胺鹽酸鹽(EDC)作為交聯(lián)劑時(shí)，會(huì)在相鄰膠原分子之間形成異構(gòu)肽鍵。同時(shí)，EDC不會(huì)滯留在膠原分子內(nèi)，而是通過交聯(lián)過程中的一系列化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成一種細(xì)胞毒性極低的水溶性脲衍生物。這使得整個(gè)交聯(lián)過程既不會(huì)引入明顯的細(xì)胞毒性，又有較好的交聯(lián)效果[14，16]。目前，最常用的碳化二亞胺交聯(lián)劑是將EDC和N-羥基丁二酰亞胺(NHS)按一定比例配合使用，從而達(dá)到較高的交聯(lián)度。本文將牛肌腱膠原蛋白與一定比例的EDC/NHS充分混合后，在一定條件下進(jìn)行濕法紡絲，得到經(jīng)過原位交聯(lián)的膠原蛋白纖維，比較了原位交聯(lián)與交聯(lián)浴交聯(lián)膠原蛋白纖維的性能差異。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料與試劑

牛肌腱膠原蛋白，天津市賽寧生物工程技術(shù)有限公司；1-乙基-(3-二甲基丙基)碳化二亞胺鹽酸鹽(EDC)、N-羥基丁二酰亞胺(NHS)，分析純，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；冰乙酸、丙酮、氨水，分析純，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

濕法紡絲裝置，實(shí)驗(yàn)室自制；DW-I型無級(jí)調(diào)速攪拌器，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司；TGL-16M型高速冷凍離心機(jī)，湖南湘儀實(shí)驗(yàn)儀器開發(fā)有限公司；LLY-06型電子單纖維強(qiáng)力儀，萊州電子儀器有限公司；DSA100 M型單纖維接觸角測量儀，德國克呂士公司；S4800型場發(fā)射掃描電子顯微鏡，日本日立公司；D/MAX-2500型X射線衍射儀，日本理學(xué)公司；TENSOR 37型傅里葉變換紅外光譜儀，德國布魯克科技有限公司；STA449F3型熱重分析儀，德國耐馳公司。

1.3 膠原蛋白纖維的制備

純膠原蛋白纖維的制備：使用濃度為0.5 mol/L的冰乙酸溶液溶解一定量的牛肌腱膠原，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的膠原紡絲液。為防止膠原在溶解過程中發(fā)生熱變性，整個(gè)機(jī)械攪拌過程維持在4 ℃左右。待膠原完全溶解后，在4 ℃條件下冷凍離心脫泡得到膠原紡絲液。注射泵擠出速度為0.5 mL/min，將紡絲液在凝固浴(成分為丙酮、氨水和去離子水，體積比為60.0∶1.0∶0.2)中靜態(tài)凝固3 min后得到凝膠態(tài)膠原初生纖維，再將膠原初生纖維在室溫條件下加5 g砝碼懸掛拉伸，自然風(fēng)干得到純膠原蛋白纖維。

原位交聯(lián)膠原蛋白纖維的制備：使用濃度為0.5 mol/L的冰乙酸溶液溶解質(zhì)量比為3∶1的EDC和NHS，然后加入牛肌腱膠原，在溫度約為4 ℃時(shí)使用機(jī)械攪拌充分?jǐn)嚢枰欢〞r(shí)間得到原位交聯(lián)膠原紡絲液，然后采用上述純膠原蛋白纖維制備工藝制備原位交聯(lián)膠原蛋白纖維。為防止紡絲液凝固，膠原溶解后須及時(shí)完成紡絲過程。

交聯(lián)浴交聯(lián)純膠原蛋白纖維的制備：在無水乙醇中加入質(zhì)量比為3∶1的EDC和NHS，然后加入少量氨水調(diào)節(jié)pH值為8，得到交聯(lián)浴。將純膠原蛋白纖維浸沒于交聯(lián)浴中交聯(lián)一段時(shí)間，然后在移出交聯(lián)浴的膠原蛋白纖維上懸掛5 g的砝碼牽伸，自然風(fēng)干得到交聯(lián)浴交聯(lián)膠原蛋白纖維。交聯(lián)時(shí)間和交聯(lián)浴的濃度均采用原位交聯(lián)的最佳交聯(lián)時(shí)間和最佳濃度。

1.4 結(jié)構(gòu)表征與性能表征

1.4.1 力學(xué)性能測試

使用電子單纖維強(qiáng)力儀測試?yán)w維的力學(xué)性能，夾距為10 mm，拉伸速率為10 mm/min，溫度為25 ℃，相對濕度為75%。

1.4.2 纖維形貌觀察

使用場發(fā)射掃描電子顯微鏡觀察纖維的表面與截面形貌。測試前對纖維進(jìn)行干燥、噴金處理，加速電壓為10 kV。

1.4.3 結(jié)晶性能測試

使用X射線衍射儀對真空干燥后的纖維進(jìn)行結(jié)晶結(jié)構(gòu)分析，采用Cu/Kα為輻射源，掃描速度為5(°)/min，掃描范圍為5°～40°。

1.4.4 化學(xué)結(jié)構(gòu)表征

使用傅里葉變換紅外光譜儀表征纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)，測試波數(shù)范圍為4 000～400 cm-1。

1.4.5 熱穩(wěn)定性測試

使用熱重分析儀測試?yán)w維的熱穩(wěn)定性。測試時(shí)在氮?dú)獗Ｗo(hù)環(huán)境下以10 ℃/min的升溫速率從25 ℃加熱到800 ℃，得到樣品的熱重(TG)曲線。

1.4.6 接觸角和耐水溶性測試

使用單纖維接觸角測量儀測試?yán)w維的水接觸角。通過自動(dòng)加液裝置在纖維上滴加定量液滴后分別測量0、60 s時(shí)的水接觸角。在室溫條件下，將定量的膠原蛋白纖維浸于蒸餾水中，60 s后將其取出置于濾紙上以除去纖維表面殘余的水，再置于天平中稱取質(zhì)量，可得到其吸水率，多次測量，取平均值。

2 結(jié)果與討論

2.1 EDC/NHS交聯(lián)機(jī)制

EDC/NHS的交聯(lián)機(jī)制如圖1所示。EDC可促使膠原分子間發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，其自身不與膠原的活性基團(tuán)反應(yīng)，而是通過激活膠原分子結(jié)構(gòu)中天冬氨酸和谷氨酸殘基上的羧基進(jìn)行偶合反應(yīng)，形成一種不穩(wěn)定的中間產(chǎn)物O-異?；褰Y(jié)構(gòu)[14]。這種中間產(chǎn)物在氨基的攻擊下，可在膠原分子內(nèi)與相鄰膠原分子間形成酰胺鍵，從而完成分子內(nèi)和分子間的酰胺交聯(lián)。NHS作為親核試劑引發(fā)交聯(lián)反應(yīng)的進(jìn)行，增強(qiáng)中間產(chǎn)物O-異?；褰Y(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。EDC、NHS在交聯(lián)過程中不會(huì)成為膠原分子間的一部分，也不會(huì)進(jìn)入膠原基質(zhì)中，而是轉(zhuǎn)化為一種具有水溶性的脲衍生物，該衍生物可被清洗掉，不會(huì)對細(xì)胞產(chǎn)生毒性[16]，因此，EDC/NHS是一種極為綠色環(huán)保的交聯(lián)劑。

圖1 EDC/NHS交聯(lián)機(jī)制Fig.1 Crosslinking mechanism of EDC/NHS

2.2 原位交聯(lián)膠原蛋白纖維性能分析

2.2.1 原位交聯(lián)工藝參數(shù)的優(yōu)化

本文所制備的膠原蛋白纖維主要應(yīng)用于可吸收手術(shù)縫合線，這對纖維的柔軟性、打結(jié)性以及持結(jié)性都有較高的要求。由膠原制備的縫合線成纖性能好，且經(jīng)適當(dāng)交聯(lián)處理可具有較好的耐水、耐熱性和優(yōu)異的力學(xué)性能。在EDC/NHS原位交聯(lián)膠原蛋白纖維的制備過程中，由于是將交聯(lián)劑與膠原直接共混，所以一旦交聯(lián)時(shí)間過長(或交聯(lián)劑過多)，膠原有可能在紡絲前出現(xiàn)凝膠化，將直接導(dǎo)致其難以紡制成絲；因而原位交聯(lián)時(shí)間與交聯(lián)劑用量對纖維紡制和力學(xué)性能的影響尤為顯著。

采用1.3節(jié)中原位交聯(lián)膠原蛋白纖維的制備方法，使用機(jī)械攪拌分別攪拌8、9、10、11、12、13 h，進(jìn)行紡絲制備得到不同原位交聯(lián)時(shí)間的膠原蛋白纖維，其力學(xué)性能測試結(jié)果如圖2所示?？梢钥闯觯寒?dāng)機(jī)械攪拌時(shí)間在8～11 h之間時(shí)，膠原蛋白纖維的斷裂強(qiáng)度呈現(xiàn)出明顯的增加趨勢，這表明膠原分子內(nèi)以及分子間的交聯(lián)反應(yīng)在持續(xù)進(jìn)行，酰胺鍵在不斷生成，膠原分子間的相互作用在不斷加強(qiáng)；當(dāng)機(jī)械攪拌時(shí)間為11 h時(shí)，膠原蛋白纖維的斷裂強(qiáng)度達(dá)到最大值，隨后纖維的斷裂強(qiáng)度隨著原位交聯(lián)時(shí)間的增加呈現(xiàn)出明顯下降趨勢，這是因?yàn)檫^長的交聯(lián)時(shí)間導(dǎo)致交聯(lián)過度，使膠原分子內(nèi)部的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)遭到破壞[17]。

圖2 不同原位交聯(lián)時(shí)間的膠原蛋白纖維力學(xué)性能Fig.2 Mechanical properties of collagen fibers at different crosslinking times

分別將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0%、5%、10%、15%和20%的EDC/NHS交聯(lián)劑溶于0.5 mol/L冰乙酸中，采用1.3節(jié)中原位交聯(lián)膠原蛋白纖維的制備方法，機(jī)械攪拌11 h，制備不同交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的原位交聯(lián)膠原蛋白纖維，其力學(xué)性能測試結(jié)果如圖3所示。可以看出，隨著交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，膠原蛋白纖維的斷裂強(qiáng)度呈現(xiàn)出明顯的先增長后下降的變化趨勢。其中當(dāng)交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到15%時(shí)，膠原蛋白纖維的斷裂強(qiáng)度最大，說明此時(shí)膠原蛋白纖維的交聯(lián)度達(dá)到最高。隨后膠原蛋白纖維的斷裂強(qiáng)度隨著交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加開始下降，這是因?yàn)檫^量的交聯(lián)劑導(dǎo)致膠原分子交聯(lián)過度，分子內(nèi)部的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)遭到破壞，進(jìn)而使膠原蛋白纖維的斷裂強(qiáng)度降低。

圖3 不同原位交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的膠原蛋白纖維力學(xué)性能Fig.3 Mechanical properties of collagen fibers with different crosslinker concentrations

2.2.2 原位交聯(lián)膠原蛋白纖維的形貌分析

圖4、5分別示出不同交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)制備的膠原蛋白纖維的表面和橫截面掃描電鏡照片。從圖4可看出，沒有進(jìn)行交聯(lián)的膠原蛋白纖維表面相對比較粗糙，有明顯的褶皺存在。這主要是由于膠原分子柔性比較大，在雙擴(kuò)散成型過程中丙酮脫水導(dǎo)致褶皺出現(xiàn)。隨著交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，膠原蛋白纖維表面逐漸平整，皺褶開始減小，且出現(xiàn)明顯纖維化取向結(jié)構(gòu)[18]。圖5表明，隨著交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，膠原蛋白纖維內(nèi)部呈現(xiàn)出典型的帶狀原纖維結(jié)構(gòu)特征。這是因?yàn)槌跎w維在固化過程中受后拉伸作用而形成有序的膠原分子自組裝聚集結(jié)構(gòu)。與圖5(a)相比，經(jīng)原位交聯(lián)的膠原蛋白纖維橫截面結(jié)構(gòu)更規(guī)整，顯微結(jié)構(gòu)也由交聯(lián)前的無序結(jié)構(gòu)變?yōu)榫o密的有序結(jié)構(gòu)[19]。

圖4 不同交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的膠原蛋白纖維表面掃描電鏡照片(×900)Fig.4 Surface SEM images of collagen fiber surface with different crosslinker concentrations (×900)

圖5 不同交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的膠原蛋白纖維橫截面掃描電鏡照片(×2 000)Fig.5 Cross section SEM images of collagen fiber profile with different crosslinker concentrations (×2 000)

綜上所述，原位交聯(lián)膠原蛋白纖維的最佳交聯(lián)時(shí)間為11 h，交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%，后續(xù)實(shí)驗(yàn)制備原位交聯(lián)和交聯(lián)浴交聯(lián)纖維均采用這2個(gè)參數(shù)。

2.3 原位交聯(lián)與交聯(lián)浴交聯(lián)纖維性能分析

2.3.1 纖維結(jié)晶性能分析

拉伸過程可使初生纖維非晶區(qū)的大分子沿纖維軸向的取向顯著提高；同時(shí)，聚合物在拉伸過程中的形變能量傳遞也會(huì)導(dǎo)致初生纖維的取向提高，使纖維結(jié)晶度增加。初生纖維的超分子結(jié)構(gòu)經(jīng)過拉伸過程發(fā)生顯著變化，從而得到結(jié)構(gòu)更為完善、性能更為優(yōu)良的纖維[12]。不同交聯(lián)方式膠原蛋白纖維的X射線衍射曲線如圖6所示。可以看出，純膠原蛋白纖維的XRD曲線上主要有2個(gè)衍射峰。在2θ為7°左右存在1個(gè)尖銳的峰，代表膠原分子鏈間的距離；在2θ為20°附近有1個(gè)寬的饅頭峰，為膠原蛋白纖維內(nèi)部眾多結(jié)構(gòu)層次所引起的漫反射[19]。與純膠原蛋白纖維相比，經(jīng)過EDC/NHS交聯(lián)的膠原蛋白纖維在2θ為7°處的衍射峰要尖銳得多，強(qiáng)度也有所增加。這說明交聯(lián)纖維的分子間距有所減小，纖維內(nèi)部微纖的排列緊密有序，纖維的結(jié)晶度增大[20]。同時(shí)，在2θ為20°處衍射峰的變化是膠原蛋白纖維內(nèi)部復(fù)雜的多級(jí)結(jié)構(gòu)因交聯(lián)反應(yīng)的發(fā)生而引起的。原位交聯(lián)纖維的峰強(qiáng)度均高于其他2種纖維，說明其結(jié)晶更加完善。對于交聯(lián)浴交聯(lián)來說，EDC/NHS的交聯(lián)反應(yīng)主要發(fā)生在纖維的皮層，纖維內(nèi)部的反應(yīng)并不充分；而在相同交聯(lián)條件下的原位交聯(lián)可使膠原的交聯(lián)反應(yīng)充分進(jìn)行，進(jìn)而使?jié)穹徑z制備的膠原分子排列更規(guī)整、緊密，有序程度更高。

圖6 不同交聯(lián)方式的膠原蛋白纖維XRD曲線Fig.6 XRD curves of collagen fibers with different crosslinking modes

2.3.2 纖維化學(xué)結(jié)構(gòu)分析

圖7示出不同交聯(lián)方式的膠原蛋白纖維紅外譜圖?？梢钥闯?，純膠原蛋白纖維的紅外光譜主要出現(xiàn)了典型的酰胺Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和酰胺A帶與B帶吸收峰[21]。由EDC/NHS交聯(lián)膠原蛋白纖維的制備機(jī)制可知，膠原分子間的酰胺化將導(dǎo)致相對應(yīng)的伯氨基數(shù)減小，酰胺鍵增加[14]。膠原蛋白纖維交聯(lián)前后的紅外光譜圖中主要表現(xiàn)為酰胺II帶(1 547 cm-1)與酰胺I帶(1 632 cm-1)吸收峰強(qiáng)度比值的減小，即1 547 cm-1處與1 632 cm-1處的吸收峰面積比值降低，上述這些吸收峰強(qiáng)度的變化表明交聯(lián)反應(yīng)的發(fā)生[14]。原位交聯(lián)膠原蛋白纖維的酰胺II帶與酰胺I帶吸收峰強(qiáng)度比值明顯低于交聯(lián)浴交聯(lián)的膠原蛋白纖維，表明原位交聯(lián)更利于促進(jìn)交聯(lián)反應(yīng)的進(jìn)行。

圖7 不同交聯(lián)方式的膠原蛋白纖維紅外譜圖Fig.7 Infrared spectra of collagen fibers with different crosslinking modes

2.3.3 纖維熱穩(wěn)定性分析

圖8示出不同交聯(lián)方式的膠原蛋白纖維TG曲線?？梢钥闯?，膠原蛋白纖維的熱質(zhì)量損失過程均包括2個(gè)階段。第1階段是膠原蛋白纖維中自由水和結(jié)合水在受熱揮發(fā)后導(dǎo)致的質(zhì)量損失，溫度范圍為60～200 ℃。原位交聯(lián)膠原蛋白纖維第2階段的質(zhì)量損失率和質(zhì)量損失速率都小于其他纖維，這說明原位交聯(lián)緊密的取向結(jié)構(gòu)結(jié)合的水分少。第2階段是膠原分子在受熱后發(fā)生斷裂引起的質(zhì)量損失，初始溫度在200 ℃左右，且隨著溫度的升高，斷裂形成的短鏈進(jìn)一步降解造成質(zhì)量損失[13]。經(jīng)EDC/NHS交聯(lián)的膠原蛋白纖維的熱分解溫度高于純膠原蛋白纖維，這主要是因?yàn)榻宦?lián)使膠原蛋白纖維在分子內(nèi)及分子間形成穩(wěn)定的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，相互作用進(jìn)一步增強(qiáng)，自組裝結(jié)構(gòu)完善，3股螺旋結(jié)構(gòu)相對更加穩(wěn)定[14]。在相同交聯(lián)時(shí)間、交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)條件下，原位交聯(lián)后膠原蛋白纖維的熱分解溫度明顯高于交聯(lián)浴交聯(lián)膠原蛋白纖維。這表明在同等條件下，原位交聯(lián)可使膠原蛋白纖維獲得更高的交聯(lián)度。

圖8 不同交聯(lián)方式的膠原蛋白纖維TG曲線Fig.8 TG curves of collagen fiber with different crosslinking methods

2.3.4 纖維耐水溶性分析

由于膠原蛋白屬于水溶性蛋白質(zhì)，未經(jīng)改性處理的純膠原蛋白纖維遇水即溶，在濕態(tài)時(shí)幾乎沒有任何強(qiáng)度。EDC/NHS作為交聯(lián)劑可封閉膠原分子表面的親水官能團(tuán)，從而降低膠原蛋白纖維的吸水率。表1示出不同交聯(lián)方式的膠原單纖維接觸角和吸水率。一般認(rèn)為膠原蛋白纖維吸水率高于200%時(shí)即為濕態(tài)沒有強(qiáng)度[22]。由表1可知，經(jīng)EDC/NHS交聯(lián)后，膠原蛋白纖維在0、60 s時(shí)的單纖維接觸角均高于純膠原蛋白纖維。隨著水滴與膠原蛋白纖維的接觸時(shí)間增加，單纖維接觸角也在逐漸減小。同時(shí)，膠原蛋白纖維的吸水率變化與單纖維接觸角變化具有一致性，且經(jīng)原位交聯(lián)的膠原蛋白纖維吸水率降低幅度明顯高于交聯(lián)浴交聯(lián)。膠原蛋白纖維吸水率的降低與交聯(lián)度密切相關(guān)，交聯(lián)度越大，吸水率越低。這表明原位交聯(lián)膠原蛋白纖維的交聯(lián)度要高于交聯(lián)浴交聯(lián)。

表1 不同交聯(lián)方式的膠原蛋白單纖維接觸角和吸水率Tab.1 Contact angle and water absorption of collagen fibers with different crosslinking methods

2.3.5 纖維力學(xué)性能分析

表2示出不同交聯(lián)方式的膠原蛋白纖維力學(xué)性能?？梢钥闯觯?jīng)交聯(lián)改性的膠原蛋白纖維斷裂強(qiáng)度均有增強(qiáng)，且原位交聯(lián)纖維的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長率提升最為明顯。原位交聯(lián)膠原蛋白纖維的斷裂強(qiáng)度可達(dá)(1.44±0.03)cN/dtex，較純膠原蛋白纖維提高了35.8%，較交聯(lián)浴交聯(lián)膠原蛋白纖維提高了19.0%。纖維在交聯(lián)浴中的交聯(lián)反應(yīng)從纖維皮層開始，纖維表面會(huì)逐漸形成一層致密的疏水層，從而使交聯(lián)反應(yīng)難以進(jìn)行到纖維內(nèi)部，影響纖維的交聯(lián)效果；而原位交聯(lián)可使交聯(lián)劑與膠原充分反應(yīng)，達(dá)到較好的交聯(lián)效果。

表2 不同交聯(lián)方式的膠原蛋白纖維力學(xué)性能Tab.2 Mechanical properties of collagen fibers with different cross-linking methods

3 結(jié) 論

1)EDC/NHS原位交聯(lián)膠原蛋白纖維的最佳時(shí)間為11 h，最佳交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%，在該條件下制備的膠原蛋白纖維的斷裂強(qiáng)度可達(dá)1.44 cN/dtex左右，較純膠原蛋白纖維提高了35.8%。

2)相比交聯(lián)浴交聯(lián)，EDC/NHS原位交聯(lián)膠原蛋白纖維性能提升更為顯著，且工藝更為簡單、省時(shí)。在相同交聯(lián)時(shí)間和交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)條件下，原位交聯(lián)膠原蛋白纖維的斷裂強(qiáng)度較交聯(lián)浴交聯(lián)提高19.0%。

3)原位交聯(lián)膠原蛋白纖維的內(nèi)部微纖結(jié)構(gòu)相對于交聯(lián)浴交聯(lián)更加致密，膠原分子間通過酰胺鍵結(jié)合更加緊密；而交聯(lián)浴交聯(lián)主要發(fā)生在纖維的表面，內(nèi)部微纖結(jié)構(gòu)難以得到改善。EDC/NHS原位交聯(lián)膠原蛋白纖維作為一種簡便的交聯(lián)方式，可以顯著改善牛肌腱膠原蛋白纖維的結(jié)晶性、熱穩(wěn)定性和耐水溶性，有望為開發(fā)膠原基高端生物醫(yī)用纖維材料提供一種新的增強(qiáng)方式。