蚕丝是由桑蚕(俗称家蚕)或柞蚕幼虫分泌产生的天然丝纤维,分别称为桑蚕丝和柞蚕丝,本文中的蚕丝是指家蚕丝。在蚕丝的形成过程中,家蚕幼虫的后部丝腺分泌产生丝素蛋白(简称丝素),中部丝腺分泌产生丝胶蛋白(简称丝胶),丝素由经中部丝腺时与丝胶混合,排出体外形成茧丝。未经脱丝胶处理的蚕丝称为生丝,经脱丝胶处理的蚕丝称为熟丝。蚕丝是一种具有良好生物相容性的天然材料,已经被广泛应用于生物医药领域研究和实践中。手术缝合线(丝线)是蚕丝在生物医药领域应用的典型例子。根据降解性质的不同,可以将生物组织工程材料分为两类,其一是要求在动物体内不发生降解作用的材料,如聚四氟乙烯制备的人工血管、骨科固定用途的金属材料和牙科用途的一些材料等。另一类是希望在动物体内发生完全降解作用的材料,在使用这类材料的过程中,人们希望随着组织的再生,这些材料逐步降解,最终完全代谢,这就要求这类材料的降解速率要和组织再生的速率匹配。现有研究表明,蚕丝在体内的降解速率极为缓慢,这就限制了蚕丝在组织工程中的应用,为此,本研究试图探讨在体外对蚕丝化学处理能否促进其在体内的降解。组织工程材料需要一定的力学性能,用途不同,对力学性能的要求就不同。人工血管需要较好的韧性和弹性,骨科固定材料需要较好的硬度,人工神经对力学性能的要求较低,能够耐受神经移植手术操作即可。本研究希望在体外化学处理过程中,蚕丝部分降解的同时,能保持其纤维状态和一定的力学性能。有研究表明,蚕丝纤维在体内的降解是随机的,当蚕丝移植到动物体内后,蚕丝纤维的数量会减少,但是有些蚕丝纤维的形态和直径无显著变化,我们猜想这是由于炎症反应介导的细胞吞噬作用在起作用,在细胞吞噬作用进行的同时,一般都伴随组织纤维化,因此本研究拟考察蚕丝在大鼠皮下埋植过程中炎症因子和胶原的表达的情况。本文以家蚕丝为主要材料,在1%的碳酸钠溶液中煮沸30 min脱丝胶获得熟丝,然后分别用0.05 moL/L、0.1 moL/L、0.5 moL/L的NaOH、NaHCO3、HCl、H3PO4、CH3COOH、CaCl2溶液和饱和石灰水处理熟丝,分别在第1、2、3和4周取材,检测力学性质,称重计算失重率,检测上述溶液中粗蛋白含量和pH值;扫描电镜观察其表面形貌;在大鼠皮下埋植,取材进行石蜡切片,H.E染色观察,冰冻切片免疫荧光染色观察;RT-PCR检测炎症和胶原相关基因的表达情况。7种化学物质对蚕丝进行体外降解的过程,体现出了浓度效应。化学物质对蚕丝的体外降解作用由强到弱的顺序依次为氢氧化钠>饱和石灰水>盐酸>醋酸>碳酸氢钠>磷酸溶液>氯化钙。扫描电镜结果显示,与处理前单丝直径相比,各实验组单丝直径都有所减小,但减小程度不同,纤维直径缩小的程度由大到小的顺序依次为饱和石灰水>氢氧化钠>醋酸>盐酸>碳酸氢钠和氯化钙。力学测试结果表明随着化学处理浓度的增大,时间的延长,蚕丝纤维的机械强度会显著降低。降低程度由大到小依次为醋酸>碳酸氢钠>氯化钙>氢氧化钠>盐酸>磷酸>饱和石灰水。随化学处理时间的延长,蚕丝纤维的硬度增大,由大到小的顺序为氯化钙>醋酸>碳酸氢钠>盐酸>磷酸>饱和石灰水>氢氧化钠。蚕丝弹性随处理时间的变化幅度不大,蚕丝弹性由大到小的顺序为醋酸>碳酸氢钠>氯化钙>盐酸>磷酸>饱和石灰水>氢氧化钠。皮下埋植化学处理后的蚕丝,取出包块进行组织切片H.E染色,结果显示,各组中蚕丝均有程度不同的降解。根据单位面积中残留的蚕丝数量,可知细胞对蚕丝的吞噬作用由弱至强依次为对照组、磷酸处理组、盐酸处理组、醋酸处理组、石灰水处理组、氢氧化钠处理组、氯化钙处理组、碳酸氢钠处理组。根据残留蚕丝横截面平均面积,可知组织液对蚕丝降解程度由强至弱依次为盐酸处理组、磷酸处理组、醋酸处理组、碳酸氢钠处理组、氯化钙处理组、氢氧化钠处理组、石灰水处理组、对照组。RT-PCR检测显示,不同的化学处理对蚕丝材料的生物相容性的影响有差异。蚕丝生物相容性由强到弱依次为,磷酸处理组、盐酸处理组、醋酸处理组、石灰水处理组、氢氧化钠处理组、氯化钙处理组、碳酸氢钠处理组。因此,7种化学物质对蚕丝的形态结构、力学性质、在体内的降解性质及生物相容性的影响均有差异,都加快了蚕丝在体内的降解速率,并且维持了蚕丝的纤维状形态和一定的力学性能。效果由优至劣的顺序为:氢氧化钠、盐酸、碳酸氢钠、饱和石灰水、醋酸、氯化钙、磷酸。