Ⅱ型胶原-丝素蛋白-透明质酸复合支架的制备及力学性能检测

doi:10.12307/2022.308

中国组织工程研究 ›› 2022, Vol. 26 ›› Issue (28): 4519-4524.doi: 10.12307/2022.308

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Ⅱ型胶原-丝素蛋白-透明质酸复合支架的制备及力学性能检测

刘钢1，2，高丽兰1，2，3，史菲菲4，王世鑫3，罗来龙3，李瑞欣5，张春秋1，2

1天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室，天津理工大学机械工程学院，天津市 300384；2机电工程国家级实验教学示范中心(天津理工大学)，天津市 300384；3天津市透明质酸应用研究企业重点实验室，天津市 300457；4北斗(天津)夹具装备有限公司，天津市 300300；5天津市口腔医院，天津市 300041

收稿日期:2021-03-20 接受日期:2021-04-23 出版日期:2022-10-08 发布日期:2022-03-21
通讯作者: 高丽兰，教授，博士，天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室，天津理工大学机械工程学院，天津市 300384；机电工程国家级实验教学示范中心(天津理工大学)，天津市 300384；天津市透明质酸应用研究企业重点实验室，天津市 300457
作者简介:刘钢，男，1995年生，内蒙古自治区呼伦贝尔市人，汉族，天津理工大学在读硕士，主要从事生物材料力学方向研究。
基金资助:
天津市透明质酸应用研究企业重点实验室开放基金(KTRDHA-Y201905)，项目负责人：高丽兰，国家自然科学基金资助项目(11972198)，项目负责人：李瑞欣，国家自然科学基金资助项目(12072235)，项目负责人：张春秋

Preparation and mechanical properties of collagen type II-silk fibroin-hyaluronic acid composite scaffold

Liu Gang1, 2, Gao Lilan1, 2, 3, Shi Feifei4, Wang Shixin3, Luo Lailong3, Li Ruixin5, Zhang Chunqiu1, 2

1Tianjin Key Laboratory of Advanced Electromechanical System Design and Intelligent Control, Tianjin 300384, China; 2National Experimental Teaching Demonstration Center of Mechanical and Electrical Engineering (Tianjin University of Technology), Tianjin 300384, China; 3Tianjin Enterprise Key Laboratory on Hyaluronic Acid Application Research, Tianjin 300457, China; 4Beidou (Tianjin) Fixture Equipment Co., Ltd., Tianjin 300300, China; 5Tianjin Stomatological Hospital, Tianjin 300041, China

Received:2021-03-20 Accepted:2021-04-23 Online:2022-10-08 Published:2022-03-21
Contact: Gao Lilan, MD, Professor, Tianjin Key Laboratory of Advanced Electromechanical System Design and Intelligent Control, School of Mechanical Engineering, Tianjin University of Technology, Tianjin 300384, China; National Experimental Teaching Demonstration Center of Mechanical and Electrical Engineering (Tianjin University of Technology), Tianjin 300384, China; Tianjin Enterprise Key Laboratory on Hyaluronic Acid Application Research, Tianjin 300457, China
About author:Liu Gang, Master candidate, Tianjin Key Laboratory of Advanced Electromechanical System Design and Intelligent Control, School of Mechanical Engineering, Tianjin University of Technology, Tianjin 300384, China; National Experimental Teaching Demonstration Center of Mechanical and Electrical Engineering (Tianjin University of Technology), Tianjin 300384, China
Supported by:
Key Laboratory Open Fund of Hyaluronic Acid Application Research Enterprise of Tianjin, No. KTRDHA-Y201905 (to GLL); the National Natural Science Foundation of China, No. 11972198 (to LRX), No. 12072235 (to ZCQ)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
透明质酸：作为天然细胞外基质中糖胺多糖的重要组成物，具有高度水化的性能，在对调节组织内部的水分平衡、关节的润滑及稳定软骨基质等方面起到了重要作用，在关节软骨在负重时，透明质酸网状结构的存在可预防大量的液体自软骨中被挤出，保证软骨内的水分，从而保证软骨的弹性及缓冲应力的作用。
3D打印技术：是一种快速成型技术，利用计算机三维设计软件重建图像模型。根据各种参数，将Ⅱ型胶原、丝素蛋白和透明质酸3种材料以一定的厚度逐层打印并堆积形成三维支架，3D打印技术可以精确地设计并控制支架结构，打印出来的复合支架形状规则、孔径均一、连通性好。

背景：Ⅱ型胶原、丝素蛋白和透明质酸3种天然生物可降解材料能够为细胞提供理想的微环境，已成为理想的软骨修复支架材料。
目的：将Ⅱ型胶原、丝素蛋白和透明质酸3种材料制备成软骨组织工程支架，评价其理化性质及生物力学性能。
方法：采用低温3D打印技术制备Ⅱ型胶原-丝素蛋白-透明质酸复合支架，检测其微观结构、孔隙率与吸水膨胀率。采用不同的应变率对该复合支架进行压缩实验，考察支架的率相关性能；在该复合支架表面施加恒定的应力水平或恒定的应变，保持3 600 s，观察其蠕变应变变化及应力松弛行为。
结果与结论：①Ⅱ型胶原-丝素蛋白-透明质酸复合支架呈三维多孔结构，孔径大小一致，相通性好，孔隙率为(85.1±1.6)%，吸水膨胀率为(1 071.7±131.6)%；②在不同的应变率作用下，软骨支架的压缩应力-应变曲线不重合，说明软骨支架的压缩力学性能具有率相关性；随着应变率的增加，复合支架的杨氏模量增加；③当应力水平恒定时，复合支架的蠕变应变呈现先快速增加后缓慢增加的趋势，当应力水平增加时蠕变应变也增加；④当压缩应变恒定时，支架的应力随着松弛时间先快速降低后缓慢降低，随着压缩应变的增大，不同时刻的应力都增大；⑤力学性能实验表明，制备的Ⅱ型胶原-丝素蛋白-透明质酸软骨支架力学性能特征与宿主软骨组织相似，都是非线性黏弹性材料。

https://orcid.org/0000-0001-5102-2224 (刘钢)；https://orcid.org/0000-0002-7288-6686 (高丽兰)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料；口腔生物材料；纳米材料；缓释材料；材料相容性；组织工程

关键词: 软骨支架, Ⅱ型胶原, 丝素蛋白, 透明质酸, 率相关, 蠕变, 应力松弛

Abstract: BACKGROUND: Collagen type II, silk fibroin and hyaluronic acid, which can provide an ideal microenvironment for cells, have become ideal scaffold materials for cartilage repair.
OBJECTIVE: To evaluate physicochemical properties and biomechanical properties of cartilage tissue engineering scaffolds prepared from collagen type II, silk fibroin and hyaluronic acid.
METHODS: Collagen type II-silk fibroin-hyaluronic acid composite scaffolds were prepared by low-temperature 3D printing technology. The microstructure, porosity and water absorption of scaffold were detected. Different strain rates were used to compress the scaffold, and the rate dependent properties of the scaffold were investigated. Constant stress level or constant strain was applied on the surface of scaffold for 3 600 s, and the creep behavior and stress relaxation behavior were investigated.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) The prepared scaffolds had three-dimensional porous structure, uniform pore size and good connectivity. The porosity was (85.1±1.6)%. The water absorption expansion rate was (1 071.7±131.6)%. (2) Under different strain rates, the compressive stress-strain curves of cartilage scaffolds did not coincide, which indicated that the compressive mechanical properties of cartilage scaffolds were rate dependent. With the increase of strain rate, the Young’s modulus increased. (3) When the stress level was constant, the creep strain first increased rapidly and then increased slowly. When the stress level increased, the creep strain also increased. (4) When the compression strain was constant, the stress of scaffold decreased rapidly at first and then slowly with the relaxation time. With the increase of the compression strain, the stress at different times increased. (5) The mechanical properties of the collagen type II-silk fibroin-hyaluronic acid composite scaffolds are similar to those of host cartilage, which means that the prepared scaffold is a kind of nonlinear viscoelastic material.

Key words: cartilage scaffold, type II collagen, silk fibroin, sodium hyaluronate, rate dependent, creep, stress relaxation

中图分类号:

刘钢, 高丽兰, 史菲菲, 王世鑫, 罗来龙, 李瑞欣, 张春秋. Ⅱ型胶原-丝素蛋白-透明质酸复合支架的制备及力学性能检测[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(28): 4519-4524.

Liu Gang, Gao Lilan, Shi Feifei, Wang Shixin, Luo Lailong, Li Ruixin, Zhang Chunqiu. Preparation and mechanical properties of collagen type II-silk fibroin-hyaluronic acid composite scaffold[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2022, 26(28): 4519-4524.

图/表（结果） 6

2.1 复合支架的结构观察 3D打印技术制备的Ⅱ型胶原-丝素蛋白-透明质酸支架见图2所示，支架材料整体呈白色，形状规则，孔径大小均一。

支架细微结构经过CCD相机下观察，可以看出支架的横截面呈现均匀的，彼此相互连通的多孔结构，支架的孔结构贯穿整个支架，并且孔孔相连进一步证实整个支架具有良好的孔连通性。支架在干燥后为脆性，用PBS浸泡后质地比较柔软，弹性好。
2.2 复合支架的孔隙率通过测试和计算得，Ⅱ型胶原-丝素蛋白-透明质酸复合支架的孔隙率为(85.1±1.6)%，这和图2中CCD相机下观察的孔隙结构一致。
2.3 复合支架的吸水膨胀率通过测试和计算得，Ⅱ型胶原-丝素蛋白-透明质酸复合支架的吸水膨胀率为(1 071.7±131.6)%，数值表现出了支架显著的亲水性能。
2.4 不同应变率下复合支架的单轴压缩性能将实验机输出的位移-载荷数据根据复合支架的厚度和横截面积转化为应变-应力数据并绘制曲线，显示复合支架在应变率分别0.03%/s、0.06%/s和0.3%/s下软骨支架的应力-应变曲线图。可以看出随着应变率的增加，复合支架在同等应变下的应力增大，说明支架具有率相关性，这与3D打印支架的结构特征有关，见图3。

取应变值< 5%时的应力-应变的数据在excel中绘制曲线，曲线的斜率为软骨支架的杨氏模量。应变率分别为 0.03%/s、0.06%/s和0.3%/s的复合支架杨氏模量，见图4。

可以看出，随着压缩速率的增加，复合支架的压缩杨氏模量也逐渐增大，压缩速率为0.03%/s、0.06%/s 和0.3%/s下复合支架的弹性模量分别为8.59，12.36，15.4 kPa。
2.5 不同恒定应力下复合支架的蠕变行为将实验机输出的位移-时间数据根据复合支架的厚度转化为应变-时间数据并绘制如图5所示曲线，显示支架在恒定压缩应力率下(0.2 kPa/s)加载到不同应力值2，3，4 kPa，保持时间为3 600 s后蠕变应变随着时间的变化曲线。

结果显示，随着蠕变时间的延长，复合支架的应变都在持续增加，在初始阶段应变增长较快，在后期阶段，应力为2 kPa和3 kPa的曲线趋于平缓，而应力为4 kPa的曲线并未趋于平缓，仍有增加的趋势。支架在蠕变卸除后，测量发现复合支架样本厚度变薄、变化程度也依次增大。在浸泡于pH值为7.4的PBS中，发现施加2 kPa和3 kPa载荷的复合支架恢复较快，施加4 kPa载荷的复合支架在浸泡一段时间后能够全部恢复原来的厚度。实验表明，此类复合材料的支架蠕变应力在小于3 kPa时会发生部分形变而且在液态环境下能够完全恢复，应力超过4 kPa时复合支架结构会出现损伤，在液体中恢复较慢。
2.6 不同恒定应变下复合支架的应力松弛行为将实验机输出的载荷-时间数据根据复合支架的横截面积转化为应力-时间数据并绘制曲线，图6显示复合支架在恒定压缩速率为0.2%/s施加载荷至20%，30%和40%的压缩应变时应力随着时间变化的曲线。

结果显示，随着压缩应变值的增加，复合支架的应力值也在增加；当压缩应变为20%，30%和40%时，对应的初始复合支架应力值分别为1.21，2.32，3.71 kPa；当保持压缩应变恒定时，复合支架的应力随松弛时间的延伸先快速降低，然后降低速度减缓；在开始阶段，压缩应变为40%组的松弛应力比应变为30%，20%组下降速度快。

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引言

关节软骨是覆盖于关节表面上的结缔组织，其具有润滑、向软骨下骨传递载荷的作用，本身无血液、神经和淋巴，自愈能力有限[1]，组织工程学为软骨损伤的修复提供了新的思路[2-3]。目前支架的材料成分是研究热点，支架的类别可分为合成材料支架、天然生物材料支架[4-6]、合成材料与天然生物材料按特定的比例复合制备的支架[7-9]。Ⅱ型胶原为软骨基质的主要成分，以Ⅱ型胶原为支架材料有利于细胞黏附和外源细胞的导入，但单独作为支架材料存在降解速度快、机械强度不足的缺点。丝素蛋白可提供支架的强度、足够韧性、弹性和环境稳定性，但存在材料内部无足够空间细胞无法长入的缺点。已有研究成果表明，这两种材料复合可以弥补单一材料在单独应用时的不足，并对混有种子细胞的支架施加10%的压缩应变可获得最好的培养效果[10]。透明质酸是糖胺聚糖的重要组成物，对细胞增殖分化起到重要作用，其独特的线性大分子结构可以保证支架内部的水分，使软骨支架的弹性及缓冲应力得到保证。以往对这3种原料构建组织工程支架主要采用低温真空冷冻干燥法，制备出的支架形状不规则、成孔性不好。实验采用低温生物3D打印技术和真空冷冻干燥技术联合构建Ⅱ型胶原-丝素蛋白-透明质酸复合支架。大多数生物材料均表现出黏弹性[11-13]。黏弹性材料的力学性能会随着时间发生改变，当支架在承受较长时间的载荷时其力学性能会随时间而变化[14-17]。探究造成这种现象的原因，考虑支架的力学性能具有重要意义。实验采用低温生物3D打印技术和真空冷冻干燥技术联合构建了Ⅱ型胶原-丝素蛋白-透明质酸复合支架，对复合支架材料成分、支架的表观结构及支架的力学性能进行研究，探讨其作为软骨组织工程支架的可行性。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料；口腔生物材料；纳米材料；缓释材料；材料相容性；组织工程

材料方法

1.1 设计一种软骨组织工程支架的制备及力学性能研究。
1.2 时间及地点实验于 2020 年9月至 2021年3月在天津市口腔医院、天津理工大学完成。
1.3 材料
实验设备：万能力学实验机(天津凯尔测控有限公司)；冷冻干燥机(北京博医康公司，中国)；非接触式图像采集系统、微量电子天平(上海方瑞仪器有限公司)；电动搅拌器(D-7401W 型)；3D打印机(天津市口腔医院)；台式离心机(TGL-16G型)。
实验材料与试剂：天然桑蚕丝(天津市南开区红旗南路批发市场，中国)；牛肩胛骨(天津市河东区中山门菜市场采购，中国)；透明质酸钠(北京索莱宝生物科技有限公司，中国)；胃蛋白酶(Amresco 公司，美国)。
1.4 实验方法
1.4.1 Ⅱ型胶原蛋白的制备参考文献[18]的方法：①脱脂：新鲜的牛肩胛骨剔除筋膜脂肪，将其粉碎，浸泡在无水乙醇中 24 h，收集沉淀并用去离子水清洗；②酶解：粉碎后浸泡于含胃蛋白酶的冰醋酸溶液中 72 h，离心取上层溶液，调节pH值至中性；③盐析：加入氯化钠晶体，收集析出的白色絮状物；④透析：取出胶絮状的胶原蛋白装入透析袋中，在去离子水中透析4 d，装入密封袋置于4 ℃[19]；⑤浓度测定：取培养皿清洗净后，放入恒温烘干箱烘干，烘干后冷却，称质量，记为m0；取适量Ⅱ型胶原溶液挤入玻璃培养皿中，称质量，记为m1。之后放入恒温烘箱中，烘干。充分冷却称质量，记为m2。根据公式(1)计算Ⅱ型胶原溶液质量分数，每组测3个样本，取均值。

1.4.2 丝素蛋白的制备 ①脱胶：将适量桑蚕丝置于0.5%无水碳酸钠溶液中，反复煮沸3次，每次煮沸30 min；烘箱内烘干，剪碎，溶解于CaCl2·CH3CH2OH·H2O(摩尔比1∶2∶8)的三元溶液 2 h，冷却后8 000 r/min离心10 min，取上清液；②透析：将溶解后的上清溶液倒入透析袋中，流动自来水透析 48 h，去离子水透析 24 h；③浓缩：用聚乙二醇20000浓缩 7 h。同Ⅱ型胶原浓度测定方法一致，测定丝素蛋白浓度质量分数为15%，于4 ℃冷藏保存[20]。
1.4.3 低温3D单通道打印复合支架
打印基质：用去离子水溶解透明质酸钠，至于磁力搅拌器上，在4 ℃条件下搅拌使其完全溶解，将Ⅱ型胶原、丝素蛋白和透明质酸钠按照 6.75∶3∶0.25 的质量比均匀混合，混合溶液为打印基质，充分搅拌，经70目和120目不锈钢过滤网依次过滤，将过滤后的混合溶液装入10 mL注射器内，使用医用胶布封住注射器顶端，使用离心方法去气泡后，等待打印。
打印方法：采用 Solidworks软件设计支架模型，设置打印参数孔间距0.8 mm、层厚0.4 mm，总计6层。设置打印速度15 mm/s和挤出速度0.25 mm/min。在-20 ℃的低温平台上打印成型。将打印好的支架放入-20 ℃的冰箱预冷10 min，再将支架放在真空冷冻干燥机下冷冻干燥24 h，然后将支架浸泡无水乙醇中24 h，再将支架60Co灭菌后，在4 ℃下保存。
1.4.4 复合支架孔隙率的测定支架的孔隙率采用改良液体位移法测量复合支架材料的孔隙率。选用50 mL的离心管，加入体积为v1的无水乙醇；取干燥后的支架将其切成合适大小的形状放入其中，用真空泵抽取离心管内部空气，至浸泡在无水乙醇中的支架无气泡逸出，记录此时乙醇体积为v2；取出支架样品，剩余乙醇体积为v3；根据公式(2)计算支架的孔隙率：

1.4.5 复合支架的吸水膨胀率将复合软骨支架放入真空冷冻干燥机脱水干燥24 h ，称质量记m1。将支架置于PBS中浸泡平衡24 h，用滤纸吸干表面水分，称质量记为m2，按以下公式计算吸水膨胀率：

1.4.6 数字图像技术观察复合支架取已制备好的复合支架先经过乙醇浸泡后，采用数字图像技术通过非接触式图像采集系统采集图片，将CCD相机安装在软骨支架的正上方并使用光轴与被测软骨支架表面垂直，CCD相机在不同倍数观察其表面及纵剖面形态结构及特点。实验设备是上海大学研制的非接触式图像采集系统，所用的CCD相机摄像头周围环绕一圈LED灯，通过控制LED灯开关的数量调节图像采集需要的光线。CCD相机上有控制焦距的粗调与微调旋钮，通过2个旋钮配合可以找出清晰的图像进行采集，图像放大倍数可以达到200倍。
1.4.7 支架的力学性能测定将支架裁剪成尺寸为 10 mm×10 mm×2.4 mm的试样以备实验使用，实验时用镊子将支架放在下夹具的上端，见图1。

实验在室温下(25 ℃)进行，采用凯尔测控实验系统有限公司研制的电磁式动态力学实验系统M-100进行加载，该系统包括控制计算机和力学加载装置，由主机、控制器及驱动器、软件系统构成，可施加载荷最大100 N，上下夹头空间60-140 mm，电机轴向行程0-15 mm，实验数据记录间隔最小能达到1 ms，满足此次实验要求。实验结束，计算机中配套的软件会自动输出实验数据。
首先采用不同应变率进行了单轴压缩实验。实验时，将打印好的支架放在下端夹具上，然后移动上夹具端直到其与试样上表面贴合，预载荷设置为0.03 N，分别以压缩应变率0.3%/s，0.06%/s，0.03%/s持续地施加压缩应变，直至试样达到设定的20%应变。实验结束后计算机会自动输出实验数据。
然后，进行了恒定应力下的蠕变实验。以恒定加载率0.2 kPa/s，对支架加载到不同应力幅值(2，3，4 kPa)，然后保持不变，应力保持时间为3 600 s，每组进行3次重复实验。计算机数据采集设置为每500 ms采集一个数据，历时3 600 s。
最后，对复合支架施加恒定应变下的应力松弛实验。以恒定的压缩应变率为0.2%/s施加载荷至20%， 30%和40%的压缩应变，保持不变，应变保持时间为3 600 s，每组重复3次实验。应力松弛实验的数据采集同蠕变实验。
1.5 主要观察指标 3D打印制备复合支架的微观结构、单轴压缩支架蠕变和应力松弛的数据和曲线，应变-时间的变化规律、应力-时间的变化规律。
1.6 统计学分析实验数据通过excel软件进行处理，每组实验条件获得数据的平均值，然后采用Origin 2018软件进行绘图。

讨论

3.1 支架材料的选择支架作为细胞体外培养的载体需符合一定材料标准。人工合成支架材料种类较多并具备良好的机械性能，但相容性远不如天然生物材料，存在降解速度慢、在体内会引起宿主组织炎症反应问题。天然可降解生物材料在软骨组织工程支架材料的研究中备受关注。杨泽龙等[21]以胶原、透明质酸和硫酸软骨素3种材料成功利用静电纺丝技术构建了软骨支架，这种支架在成分和形态上都可以较好地模拟关节软骨细胞外环境。孙凯等[22]采用冷冻干燥技术成功制备了丝素蛋白复合胶原支架，对复合支架的相关性能进行了初步研究，发现复合支架是适合细胞生长的良好材料，符合软骨组织工程要求。透明质酸可与蛋白多糖结合形成透明质酸的蛋白复合物，维持胶质的网状结构，并使其具有高度的黏弹性。在复合支架Ⅱ型胶原和丝素蛋白的基础上，调整配比添加适量的透明质酸，可改善复合支架的亲水性，并可促进细胞在支架上的黏附、增殖。将干质量比6.75∶3∶0.25的Ⅱ型胶原-丝素蛋白-透明质酸混合配比，成功利用低温生物3D打印技术构建软骨支架，并且由这3种材料构建的支架可以较好地模拟软骨细胞生长的微环境，对软骨细胞在支架上的黏附和增殖起到支持作用。
3.2 复合支架的制备方法目前制备软骨组织工程支架方法很多，快速成型技术、3D打印技术、冷冻干燥法等[23]。实验采用低温生物3D打印技术和真空冷冻干燥法制备软骨组织工程支架，通过计算机三维设计软件Solidworks建立支架模型，将材料在低温状态逐层打印并堆积形成三维多孔支架，将打印好的支架放在-20 ℃的条件下冷冻，然后将样品置于真空冷冻干燥机中，升华除去支架中内部的水分。与单纯的冷冻干燥技术相比，低温生物3D打印技术制备的软骨支架形状规则成孔性较好，低温生物3D打印技术在软骨组织工程中可以根据缺损形状构造支架形状 [24]。
3.3 复合支架生物力学性能分析黏弹性的主要表现形式为蠕变和应力松弛[25-28]。在单轴压缩实验中，主要测试和比较了不同应变率下复合支架的生物力学特性，通过实验得出结论：制备的Ⅱ型胶原-丝素蛋白-透明质酸复合支架是一种率相关的非线性黏弹性材料，复合多孔支架的杨氏模量和最大压缩应力值随着应变率的增加而增大，它的这种黏弹性力学特性与宿主软骨组织相似，都是非线性黏弹性材料，符合软骨的生理功能需求。通过复合支架的蠕变实验可以发现，在蠕变初期，复合支架材料内部的膨胀压与局部的压力使水分向外溢出的速度较快，这使得复合支架在初始阶段蠕变应变的变化速率较快；随着支架内部水分溢出较多，其固有的膨胀压与局部的压力差减少，使得曲线变得比较平缓；最后，达到相对平衡时蠕变应变会保持不变。应力松弛实验则是测试压缩应变对复合支架应力松弛行为的影响，可以发现，在应力松弛初期，复合支架在加载瞬间对夹头产生了一个支反力，支架产生的应力数值随着时间的延长而逐渐减小，最终收敛[29-30]。支架的杨氏模量是衡量支架的一个重要参数，随着压缩应变率的增加，复合支架的杨氏模量随之增加。这和支架的结构特征有关，低温生物3D打印制备的复合支架形状规则、成孔性均匀较好。
综上所述，利用3D打印技术和冷冻干燥技术构建了网格状的三维Ⅱ型胶原-丝素蛋白-透明质酸复合支架，这种支架材料成分上较为接近关节软骨，可以较好地模拟关节软骨的结构，是一种具有良好应用前景的组织工程关节软骨支架。研究发现复合支架的弹性模量较小，下一步为了提高支架的力学性能可对支架采用交联等方法；此外，还可通过改变Ⅱ型胶原、丝素蛋白和透明质酸的混合比例选取最适宜软骨细胞生长的软骨支架。软骨支架降解速率在软骨修复中的应用同样非常重要，后期为了进一步探索支架的应用及修复效果将设立支架的体内、外降解实验，深入研究支架的降解性。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料；口腔生物材料；纳米材料；缓释材料；材料相容性；组织工程

Ⅱ型胶原-丝素蛋白-透明质酸复合支架的制备及力学性能检测

Preparation and mechanical properties of collagen type II-silk fibroin-hyaluronic acid composite scaffold

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