柔軟度更好丨SIS材料與牛真皮材料物理性能對比研究

作者：本站編輯    發布日期：2022-06-08

本文對比考察了豬小腸粘膜下層基質材料(SIS)、市售脫細胞牛真皮基質(ADM)兩種膠原蛋白生物材料的物理性能，包括形貌、粗糙度、親水性、柔軟度，從而更加全面地掌握兩種不同組織來源膠原蛋白生物材料的物理性能，為產品的臨床應用選擇提供理論依據。該文章已于2017年7月發表于《材料科學》期刊，以下為部分摘錄內容。

形貌分析對比

通過掃描電鏡，觀察兩種材料樣品的孔徑和纖維結構。樣品 40℃條件下干燥24 h，離子濺射儀噴金，掃描電鏡觀察。

   兩種材料的表面及橫截面形貌如圖 1 所示，從圖中可以看出，SIS 材料表面可以看到膠原纖維縱橫交錯排列，材料表面纖維明顯，纖維直徑約為 1 μm，膠原纖維保留完好，長度在 50 μm 以上，未發現明顯斷裂纖維，有連通孔通入材料內部。SIS 纖維直徑在從橫截面形貌圖可以看出，SIS材料為層狀結構，分布均勻，層間隙大，更有利于新生細胞的進入生長。ADM材料表面較為平整，且致密，表面極少見連通孔，橫截面存在許多孤立的塊狀物，為細胞外基質纖維的橫切面，內部連通孔較多，此材料應為不同向的纖維堆疊而成?？傮w比較而言，兩種材料都有連通孔，但 ADM 表面致密平整，為微米級片狀結構，長度在 100μm 以上，限制了細胞的長入，SIS連通效果更好，更易細胞的長入。

圖1：兩種生物材料掃描電鏡圖。a：SIS 表面；b：ADM 表面；c：SIS 側面；d：ADM 側面

粗糙度分析

利用德國布魯克分析儀器公司的 FastScan Bio 原子力顯微鏡檢測兩組材料的粗糙度。掃描針尖采用Ф0.5 mm的高純度鎢，針尖與樣品間的偏壓為 80 mV，掃描范圍為1750 nm ×1750 nm，圖像由Nano-ScopeAnalysis軟件處理。

原子力顯微鏡分析樣品的粗糙度，結果如圖 2 所示。SIS材料的粗糙度較小，ADM的粗糙度明顯大于SIS材料的，ADM的Rq、Ra 值分別為224 nm、185 nm，而 SIS 材料粗糙度在100 nm以下。兩種材料相比，SIS表面相對平整，更易于細胞遷移修復，從而減少粘連發生的風險。

圖2為：原子力顯微鏡分析樣品粗糙度結果

親水性分析對比

將烘干的兩種樣品置于蓋玻片上，將一滴水(約2μL)滴在材料表面，用視頻光學接觸角測量儀測量水滴與材料的接觸角，衡量材料的表面能。

水接觸角是反應物質與液體潤濕性關系的重要尺度，水接觸角越小表明材料親水性越好。 如圖3所示：SIS產品的水接觸角小于 90?，說明SIS材料具有很好的親水性。ADM的水接觸角大于90°，材料呈疏水性。親水效果好，利于體液浸潤材料及血管化，有利于將細胞長入材料內部，并逐步在材料內部填滿新生細胞，促進組織修復過程，加快病患處的修復和愈合。

圖3：兩種樣品的親水角測試結果

柔軟度分析

   通過柔軟度測試儀，對兩種材料分別進行柔軟度測試。如圖4所示，在干態條件下，SIS柔軟度小于5000mN，ADM材料柔軟度大于8000mN。結果表明，干態條件下，SIS具有更好的柔軟度。

再分別將兩種材料的樣品，放入生理鹽水中水合60秒，進行濕態下柔軟度測試。如圖5可以看出：在濕態條件下，SIS樣品更柔順貼合，ADM樣品硬挺翹起，貼合性較差。在臨床應用中，產品的柔軟度決定了產品與患處的順應性和貼附性，且影響醫生的手術操作便利。尤其在口腔領域，柔軟度高的產品更容易植入患處，且更易發揮效果。

圖4：干態條件下，兩種樣品的柔軟度測試結果

圖5：濕態條件下，兩種樣品的柔軟度測試對比

通過以上形貌、粗糙度、親水性、柔軟度對比分析，我們可以得出，SIS材料的物理性能優于牛真皮材料（ADM）,更適于臨床手術的植入使用。

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