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《浙江大学》 2003年
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胺解改性含酯基聚合物生物材料及其细胞相容性研究

竺亚斌  
【摘要】:本文的目的在于研究与开发新型实用的聚合物生物材料表面改性技术,以构建细胞相容的生物材料表面和界面。本文首先在仔细分析和了解含酯基聚合物材料分子结构的基础上,首次将经典的-NH_2与-COO-的反应运用到表面改性生物可降解的含酯基的聚合物材料,运用二元胺对聚乳酸(PLLA)、聚己内酯(PCL)和聚氨酯(PU)等含酯基聚合物进行胺解改性,并研究了改性前后材料表面的物理和化学性能的变化。采用反应性荧光探针—异硫氰酸酯罗丹明和胺基指示剂—茚三酮对引入到材料表面的胺基密度进行了定性分析和定量计算。对于1,6-己二胺胺解PCL平面膜的体系,胺基主要存在于PCL膜表面(~30μm),且胺基密度最大可达~2x10~(-7)mol/cm~2。表面胺基密度可通过调节胺解反应条件予以控制。胺基的引入在一定程度上提高了材料表面的内皮细胞相容性,但胺基密度的大小对材料表面内皮细胞相容性的提高程度没有直接的关系。由于材料表面所含的胺基不足以完全覆盖基材,因此胺解改性后的生物材料其表面细胞相容性受基材的本体性能所影响,在所研究的三种含酯基聚合物材料(PLLA、PCL及PU)中,以胺解PLLA的内皮细胞相容性为最佳。 自由胺基的引入不仅改善了材料表面的细胞相容性,更为重要的是提供了让基材进一步反应的活性位点,本文利用戊二醛在胺解的聚乳酸、聚己内酯和聚氨酯表面进一步固定了生物分子——明胶、壳聚糖和胶原,动态接触角(包括前进角和后退角)和静态接触角(包括Sessile drop和Captive bubble法)测试证明在材料表面固定生物大分子后,其亲水性得到明显改善:细胞培养及内皮功能测试结果证明这些生物分子在固定到上述材料表面后仍然保持其原有的生物活性,可明显促进内皮细胞的生长和分化,而与基材的本体性能无关。 本文利用胺解反应在材料表面引入的自由胺基,首次将静电吸引层层自组装(Layer-by-layer)的技术引入到生物可降解材料的表面改性中。为了研究这一技术的可行性,文中以胺解的PLLA为例,首先采用较简单的带负电聚电解质聚苯乙烯磺酸钠(PSS)和具生物相容性的壳聚糖对PLLA进行自组装改性,并利用反应性荧光探针标记、紫外—可见吸收光谱、荧光能量转移及表面动态接触角测试等技术对自组装过程进行跟踪和检测。组装层的厚度开始随组装层数的增加而线性增加,而后增加变缓:扫描力显微镜(SFM)观察组装层表面形貌,发现组装层数少时组装层不能完全覆盖基底。体外细胞培养技术证明表面组装3双层PSS和壳聚糖(以壳聚糖为外层分子)以后,材料表面的内皮细胞相容性得到明显改善。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:R318.08

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【引证文献】
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