新型硫酸鈣/絲蛋白骨水泥應用於骨再生

本研究之目的以精簡方法製備新型硫酸鈣/絲蛋白複合式材料，首先以三相溶劑(CaCl2．2H2O /C2H5OH/H2O)將已脫膠之蠶絲溶解，利用溶劑中所含氯化鈣作為鈣原與硫酸二鈉反應製備硫酸鈣/絲蛋白複合材並與水調拌形成骨水泥，評估應用於骨缺損之可行性。硫酸鈣/絲蛋白複合式材料分別應用廣角X光繞射儀、熱示差掃描卡量計、傅立葉紅外線光譜儀及掃描式電子顯微鏡分析其複合材，廣角X光繞射儀鑑定硫酸鈣結晶水含量、熱示差掃描卡量計鑑定半水硫酸鈣為α及β 類型及觀察絲蛋白玻璃轉化溫度、傅立葉紅外線光譜儀鑑定硫酸鈣結晶水含量並以Peakfit○R軟體分析絲蛋白二級結構Silk I(Random Coil)與Silk II(β-Pleated Crystal)變化，FTIR特徵峰1,628及1,665分別表徵為絲蛋白二級結構β-Pleated Crystal與Random Coil，其兩者比值為結晶度Crystallinity Index(CI)，(CI=A1,628/A1,665)，掃描式電子顯微鏡進行形態觀察。硫酸鈣/絲蛋白複合材與水調拌形成骨水泥待固化後，使用材料試驗機(LF plus)量測其機械強度並且將材料萃取液與類骨母細胞(MC3T3-E1)共同培養1及3天，觀察其生物相容性及細胞生長情況。實驗結果經由廣角X光繞射儀分析硫酸鈣/絲蛋白複合材，顯示含有絲蛋白的存在可影響硫酸鈣的類型，使硫酸鈣轉變成為半水硫酸鈣；熱示差掃描卡量計可觀察硫酸鈣/絲蛋白複合材料彼此之間之交互作用，隨著硫酸鈣的含量增加，硫酸鈣之吸熱峰溫度有逐漸升高趨勢；此外隨著絲蛋白含量降低，玻璃轉化溫度有逐漸升高的趨勢；傅立葉紅外光譜結果含有硫酸鈣其絲蛋白的Crystallinity Index皆高於不含硫酸鈣組別，其中以重量比50/50組別有較高的Crystallinity Index；電子顯微鏡觀察硫酸鈣/絲蛋白複合材則觀察到不同於β-form半水硫酸鈣之微結晶結構，本製程所產生的硫酸鈣形態柱狀。在機械物性，可觀察到硫酸鈣/絲蛋白骨水泥80/20機械物性7.83 MPa高於100/0機械物性3.24 MPa。此外硫酸鈣/絲蛋白之生物相容性測試90/10及50/50之生物相容性高於100/0的組別，具有統計上的差異p value < 0.05；硫酸鈣/絲蛋白第3天之細胞生長情況， 90/10及50/50此二組，加入絲蛋白至硫酸鈣系統中，具有較佳之細胞生長。