图4 自组装胶原蛋白的红外光谱图Figure 4 ATR-FTIR spectra of self-assembly collagen

图5 改性前后胶原蛋白海绵的扫描电镜图Figure 5 Scanning electron microscope observation of unmodified collagen sponge and fibrillar collagen sponges图注：图中A为未改性胶原蛋白海绵，B为改性胶原蛋白海绵。

图6 改性前后胶原蛋白海绵的应力-应变曲线Figure 6 The stress-strain curves of unmodified collagen sponges and fibrillar collagen sponges

图7 改性前后胶原蛋白海绵的溶胀度及保水率Figure 7 The swelling rate and water retention of spongy samples图注：图中A为溶胀度，B为保水率。

图8 改性前后胶原蛋白海绵随时间变化的降解情况Figure 8 The time-dependent degradation of unmodified collagen sponges and fibrillar collagen sponges

表2 正交实验的评价及结果Table 2 Evaluation and results of orthogonal experiment表注：表中A、B、C分别为胶原溶液初始质量浓度、pH、磷酸盐终浓度。实验号 A(g/L) B C(mmol/L) 转化率(%) 1 1 7 15 88.70 2 1 7.5 20 77.72 3 1 8 25 72.63 4 2 7 20 93.56 5 2 7.5 25 82.12 6 2 8 15 97.80 7 3 7 25 76.73 8 3 7.5 15 94.36 9 3 8 20 91.98 k1 79.68 86.33 93.62 k2 91.16 84.73 87.75 k3 87.69 87.47 77.16极差 11.48 2.74 16.46主次顺序 C＞ A＞ B优组合 A2B3C1

表3 方差分析Table 3 Results of variance analysis表注：表中A、B、C分别为胶原溶液初始质量浓度、pH、磷酸盐终浓度。方差来源 偏差平方和 自由度 F比 F临界值 P A 207.86 2 10.10 19.00 ＞ 0.05 B 11.34 2 0.55 19.00 ＞ 0.05 C 417.57 2 20.29 19.00 ＜ 0.05

由图4可知，经过自组装工艺获得的胶原蛋白的红外谱图和纯胶原蛋白的红外谱图峰形相近，酰胺Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ带各个特征峰均得到了体现，这说明自组装工艺并未破坏胶原蛋白的三螺旋构象，保持了胶原蛋白的生理活性。

2.2改性前后胶原蛋白海绵的表征及性能测试

2.2.1扫描电镜表征 改性前后胶原蛋白海绵的微观结构见图5所示，海绵均呈现互相交错贯通的三维网状结构。未改性胶原蛋白海绵的孔与孔通过膜片结构相互连接，孔径在50-120μm之间；改性胶原蛋白海绵的孔与孔之间形成细长的纤维丝结构，孔的分布更为紧密、规则，孔径集中在50-100μm之间。改性胶原蛋白海绵之所以形成束状纤维丝结构是因为胶原蛋白分子自组装过程中通过氢键或疏水作用分子间相互连接，聚集形成束状纤维结构。作为支架材料，两种海绵的孔连通性及孔径均满足细胞生长对支架材料的要求，相比于未改性胶原蛋白海绵，改性胶原蛋白海绵的膜片结构减少，孔结构增加，孔的分布更为紧密，更有利于细胞的迁移、增殖。

2.2.2机械性能 作为细胞赖以生存的空间环境，支架材料必须具有一定的力学强度，才能使细胞更好地在支架材料上生长、增殖。图6显示了胶原蛋白海绵的应力-应变曲线。干态条件下，改性前后的胶原蛋白海绵均无明显屈服现象，在屈服点出现以前就发生了断裂，说明海绵较为柔软。改性胶原蛋白海绵的拉伸强度为(215.) kPa，是未改性胶原蛋白海绵(34.) kPa的5倍多，差异有极显著性意义。两者的断裂伸长率比较差异无显著性意义，分别为(10.)%和(11.)%。这一结果表明胶原蛋白的自组装显著提高了海绵的拉伸强度。产生这一结果的主要原因可能是胶原蛋白自组装后，胶原分子间的相互作用力增加，分子间聚集成束状结构，从而提高了材料的抗拉强度。改性胶原蛋白海绵良好的机械强度能为细胞的生长、增殖提供更好的支架作用。

2.2.3溶胀和保湿性能 支架材料良好的溶胀性能既能防止因渗出液积聚而引起的创面炎症反应，又能较好地维持材料固有的空间网络结构，促进细胞的增殖及向内部生长，对创面的修复愈合具有重要意义。图7A为溶胀平衡时改性前后胶原蛋白海绵的溶胀率数据。海绵支架材料均可快速吸水溶胀，并接近自身的溶胀平衡。未改性胶原蛋白海绵吸水较快，10 s内即可迅速吸水溶胀，并失去固有的形态结构，最终裂解在PBS中。而改性胶原蛋白海绵吸水较为缓慢，仍能维持其原有的形态结构，溶胀率可达(69.) mg/mg，约为未改性胶原蛋白海绵(42.33± 4.66) mg/mg的1.7倍，差异有极显著性意义。这说明改性胶原蛋白海绵的溶胀性能优于未改性胶原蛋白海绵，能充分吸收创面渗出液，避免组织液累积造成的不良后果，加快伤口愈合。

“伤口湿润理论”表明适当的湿润环境有利于伤口的修复和组织再生，这就要求支架材料具有一定的保湿性能。图7B为改性前后胶原蛋白海绵的保水率，由图可知，改性胶原蛋白海绵的保水率(25.%)高于未改性胶原蛋白海绵的保水率(19.)%，差异有显著性意义。产生这一结果的主要原因可能是胶原蛋白自组装形成丝状纤维结构，纤维之间再形成紧密的网络结构，这种空间网络结构更有利于保留水分，能够为创面提供相对湿润的修复环境。

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