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组织工程的应用Non-mulberry丝蛋白蚕丝蛋白纳米Biocomposite与纳米碳纤维加固

Alexa史密斯^*

*通信:

Alexa史密斯
编辑部、化学技术:一个印度日报》联合王城
电子邮件:chemtech@alliedresearch.org

文摘

天然蚕丝蛋白丝素的基础生物材料被广泛用于组织工程由于水制造、缓慢的生物降解性,机械耐久性,最小的免疫原性,介电性能,可定制的功能,充分和简单的可用性。纳米碳纤维进行了调查的导电性、机械强度、和潜在的作为小分子的交付系统。没有确认cytocompatibility和有限的可分散性的主要障碍是其作为成功的生物材料。在过去的几十年里,许多公司投入了大量的资金生物材料研究,以创造更多的接受,生物相容性的物品。生物材料必须用于组织工程和先进吗生物工程和医疗保健 业务在此期间由于其快速扩张。

介绍

纯粹的材料已经观察到不能自己解决一个给定的问题。更多的研究人员正在说服他们的资源池。一些生物材料的多功能复合材料是由组件尽可能接近所需的人体组织。每个材料的不同特性放大了诱人的个人效率低下。缝合、海绵、电影、水凝胶、微/ nanosphere,纳米颗粒、膜、管的丝绸生物材料已经探索了在过去几十年里在寻找最好的人工组织支持。丝素蛋白是一个著名的高分子量蛋白质聚合物来自蚕。优良的机械强度、易于制造成许多多功能矩阵(使用aqueous-based流程),高cytocompatibility和组织生长都是天然蛋白质的优点,特别是nonmulberry来源。蚕丝蛋白蛋白质Antheraea mylitta包含自己的细胞adhesion-promoting三肽(-R-G-D)主题,表明它可以作为细胞支架组织工程和药物输送[1]。纯fibroin-based矩阵,另一方面,不够机械强或导电维持上述组织缺陷/损害骨骼时,神经元和肌肉恢复。结果,大量的掺杂技术已经检查了到目前为止,包括羟磷灰石,金纳米粒子,氧化石墨烯,问,CNF,改善机械模量,灵活性,和电导率fibroin-based矩阵为更好的细胞生长,增殖和/或分化。碳纳米纤维(CNF)纳米级碳纤维用催化化学蒸汽沉积技术在不同的温度下。形成一个单一碳纳米纤维,几个弯曲nanocones制成的石墨烯nanosheets堆积在一个精确的角度[2]。高的灵活性,低质量密度,大宽高比CNF已经讨论。他们特性的一个不寻常的组合机械、热、电性质。碳纳米管(CNT)是一种流行的表兄的碳纳米管(CNF)在世界各地广泛使用。他们是单层石墨烯被卷起,要么是单层壁(SWCNT)或螺旋多层(SWCNT) (MWCNT)。CNF是成本更低、更少的有毒和容易使职能化,比问organochemically修改和分散。一些尝试试图提高问在桑蚕丝蚕丝蛋白的蛋白质,以及他们cytocompatibility [3]。复合材料、基因运载工具电极,原子力显微镜技巧,合成膜、生物传感器、氢和电容器充电,和电子领域的排放都是CNF使用的例子。CNF粉,生产和利用作为填充材料。在聚合物基质中,这提供了钢筋。一些合成聚合物,如聚(lacticcoglycolic酸),18保利(丙烯腈)和聚(碳酸盐)聚氨酯,以及自然聚合物壳聚糖、醋酸纤维素、海藻酸钠,已经作为基础材料用于工程各种人工细胞外基质。强化了基础矩阵结构稳定性,电导率和机械强度。也可以用作药物和生物分子交付系统需要被释放。问和CNF-based材料的生物相容性是一个长期争论的话题。一些科学小组正在调查这些化合物的最终命运细胞在体外和体内系统来解决这个问题。此外,CNF疏水的倾向。成功的复合材料工程、适当的功能化是必要的让他们亲水和兼容的基础矩阵。纳米碳纤维石墨烯制成的纳米结构。由于其疏水性和高表面能,CNF粉不分散在蒸馏水或透析或undialyzed蛋白的解决方案。因为巨大的剪切力和分子斥力CNF,蛋白质凝固和聚合了即使CNF粉添加到蛋白质溶液,用它。表面功能化是必需的。酸刻蚀、等离子体改性、solgel涂料、电子的/ electro-less镀、湿蚀刻,光化学功能化,热处理,添加链接器和聚合物分子都可以用来使职能化CNF。大多数的这些程序耗时和昂贵的,因此他们并不建议[4]。此外,严厉的化学物质和/或严酷的治疗与cytocompatibility的终极目标是不相容的。 We use ultrasonication (mechanical) and noncovalent surfactant absorption (chemical) approaches to functionalize the CNF, both of which are economical, ecologically benign, and straightforward. The nanorough surface (roughness 100 nm) has a positive influence on attachment, growth, proliferation, and differentiation of smaller细胞(人类血管内皮和乳腺上皮细胞)以及更大细胞(成骨细胞和神经细胞)因为它模仿了自然环境nanodimentional细胞外基质(ECM)。粗糙度还帮助神经元神经突的生长。结果,产生复合矩阵的粗糙度与ECM和可能帮助各种细胞类型的文化。