收藏本站
《武汉理工大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

生物材料表面拓扑结构与蛋白质、细胞相互作用的研究

干锦波  
【摘要】:蛋白质在表/界面的吸附以及细胞在材料表面的响应行为对材料的生物相容性起着至关重要的作用。当生物材料和机体环境接触后,首先发生的是体液中的蛋白质在表/界面的吸附,吸附的蛋白质层还可进一步诱导后续的细胞黏附、铺展、增殖等行为。由于材料表面拓扑结构是影响蛋白质和细胞行为的一个重要因素,因此,研究表面拓扑结构对蛋白质吸附和细胞响应行为的影响并阐明三者之间的内在联系,这对设计合理的生物材料表面、提高材料的生物相容性具有重要的理论意义和应用价值。 基于此,本研究以聚二甲基硅氧烷和生物陶瓷为基材,利用微/纳加工技术在基材表面构筑特定的拓扑结构,分别研究化学组分均质和异质的表面拓扑结构以及表面拓扑结构和化学组分的协同作用对蛋白质吸附行为和细胞响应行为的影响。具体内容如下: 1.化学组分均质的表面拓扑结构对蛋白质、细胞行为的影响 采用水热法在45S5生物活性玻璃陶瓷表面构筑化学组分均质(羟基磷灰石(HA))的有序纳米棒结构(Ceramic 1)、无规纳米棒结构(Ceramic 2)和纳米片结构(Ceramic 3)。通过蛋白质吸附测试(单一蛋白质吸附体系和血浆蛋白质吸附体系)、蛋白质电泳(SDS-PAGE)和蛋白质印迹(Western-Blot)分析,研究单纯的表面拓扑结构对蛋白质吸附以及细胞黏附行为的影响。结果表明,不论是在单一蛋白质吸附环境还是在人血浆吸附环境下,具有微/纳拓扑结构的表面均有利于纤维蛋白原(Fg)和人血清白蛋白(HSA)的吸附,且样品比表面积越大(Ceramic 1Ceramic 2Ceramic 3)蛋白质吸附量也越高。从人骨髓原代细胞培养结果来看,表面纳米棒结构比纳米片结构(Ceramic 3)更有利于细胞的贴壁和铺展,而有序的纳米棒结构(Ceramic 1)又比无规纳米棒结构(Ceramic 2)的效果要好。由上述结果可知,对化学组分均质的表面拓扑结构而言,拓扑结构是影响蛋白质吸附和细胞响应行为的主要因素。 2.化学组分异质的图案化表面拓扑结构对蛋白质、细胞行为的影响 以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基材,通过硅氢加成反应在PDMS表面接枝烯丙基聚乙二醇(PDMS-PEG)。以透射电镜用铜网为光掩膜,采用紫外光刻蚀技术(Xe2 excimer:172 nm)在PDMS-PEG膜片上制备出化学组分异质的图案化表面拓扑结构。而后在此图案化表面上进行荧光素标记蛋白质(Fg-FITC)吸附以及L929细胞培养实验,结果表明,由于曝光区域的PEG被刻蚀除去并暴露出底层的PDMS基材从而促使Fg在该区域吸附,而未曝光部分的PEG则得以保留并能有效的排斥蛋白质的吸附。因此,Fg限定性地吸附于曝光区域并呈现图案化分布。当进行细胞培养时,细胞培养液中的蛋白质(包括与细胞黏附相关的蛋白质如纤粘蛋白(Fn)、玻粘蛋白(Vn)等)也限定性的吸附于曝光区域,而后L929细胞在该蛋白质吸附层的引导下黏附、铺展于曝光区域,从而实现了细胞图案化。从以上结果可知,对化学组分异质的表面拓扑结构而言,化学组分对蛋白质吸附行为和细胞响应行为的影响占主导地位。 3.表面拓扑结构和化学组分的协同作用对蛋白质、细胞行为的影响 以镁黄长石(Akermanite)为基材,将其浸入模拟体液环境中从而在样品表面生成一层类骨磷灰石层(Akermanite-HAp),扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)测试结果表明新生层的化学组分为羟基磷灰石并具有一定的微/纳米级棒状拓扑结构。而后以未修饰的镁黄长石作为对照组,考察Fg、HSA、Fn、Vn在样品表面的吸附行为以及骨髓间充质干细胞(BMSC)的增殖生长状况。结果表明:由于Akermanite-HAp样品表面生成的类骨磷灰石层具有一定的微/纳拓扑结构,有利于蛋白质的吸附(包括与细胞黏附相关的蛋白质如Fn、Vn等)以及细胞的黏附和附着,同时微/纳米棒之间的缝隙也有利于溶液的流动、营养物质的交换以及氧气的输送等。另外,这种新生成的类骨磷灰石层具有一定的生物活性,自身也能促进成骨细胞的黏附和增殖。在这些因素的共同作用下使得BMSC在Akermanite-HAp样品表面的增殖水平高于对照组。以上结果说明,表面拓扑结构和化学组分是紧密联系、相辅相成的,两者共同决定着蛋白质和细胞在材料表面的行为。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TB39

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 郇春艳,胡平;组织工程用生物材料的表面修饰技术[J];化工进展;2003年01期
2 ;Protein adsorption on materials surfaces with nano-topography[J];Chinese Science Bulletin;2007年23期
3 ;Phenomenon of “contact guidance” on the surface with nano-micro-groove-like pattern and cell physiological effects[J];Chinese Science Bulletin;2009年18期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 伍增勇;彭娅;童荣柏;王柯;;PVP在医用聚氨酯表面润滑改性中的研究及应用[J];工程塑料应用;2010年03期
2 路晓淼;王恩群;;神经生长因子对骨髓基质细胞成骨分化影响的研究进展[J];安徽医药;2009年02期
3 张文鹏;叶发刚;禇言琛;;离心并贴壁法培养兔骨髓间充质干细胞的成骨特性[J];青岛大学医学院学报;2009年03期
4 叶迅;赵元立;朱琳;唐光昕;李朝征;李京生;于书卿;赵继宗;;颅骨修补材料钛金属表面梯度生物活性涂层的生物相容性研究[J];北京医学;2008年01期
5 周丽贇;王德平;黄文旵;周萘;;A-W生物活性微晶玻璃/聚乙烯醇复合水凝胶的制备和性能[J];玻璃与搪瓷;2006年06期
6 刘成伦,徐锋;胶粘剂的研究进展[J];表面技术;2004年04期
7 成国煌,陈晓明,焦玉恒,吴晨曦;等离子喷涂羟基磷灰石涂层[J];山东陶瓷;2003年03期
8 沈春华,戴红连,黄健,邵海成,李世普;多孔β-TCP陶瓷的制备及其性能研究[J];山东陶瓷;2004年01期
9 王海;王友法;;影响纳米羟基磷灰石溶胶在水介质中分散性能的因素[J];山东陶瓷;2005年06期
10 王树相,朱晓东,李庆涛,贾献军,翟淑玲,徐冬潭;自体骨髓经皮注射治疗四肢骨折不愈合[J];滨州医学院学报;2000年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 高川;万怡灶;何芳;;新型羟基磷灰石骨水泥的制备和性能研究[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(上册)[C];2008年
2 王涵;张华;;纳米生物医用材料的研究及发展趋势[A];第六届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2006年
3 孙艳荣;张靠民;范涛;;羟基磷灰石形貌调控及复合材料的研究进展[A];第七届全国材料科学与图像科技学术会议论文集[C];2009年
4 李延报;翁文剑;程逵;杜丕一;沈鸽;韩高荣;;具有生物降解特性可控的磷酸钙材料制备研究[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
5 季金苟;冉均国;苟立;王方瑚;孙璐薇;;微波等离子体烧结多孔双相钙磷生物陶瓷的工艺研究[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
6 李延报;潘利丽;翁文剑;杜丕一;沈鸽;韩高荣;;湿化学法制备纳米结构化的多相磷酸钙材料研究[A];全国第三届溶胶—凝胶科学技术学术会议论文摘要集[C];2004年
7 张青山;李桂村;陈克正;张志焜;;羟基磷灰石纳米棒的合成及其体外生物活性研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(5)[C];2007年
8 朱丹琛;傅涵萍;肖秀峰;刘榕芳;;聚苯乙烯磺酸钠分子量对水热合成羟基磷灰石的影响[A];2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2009年
9 唐本森;姜泳;尹培荣;;成骨细胞、bFGF与明胶海绵体外共建的研究进展[A];2006年贵州省医学会骨科学分会学术年会论文汇编[C];2006年
10 王哲;许汉鹏;罗卓荆;王全平;张俊华;李明全;雷伟;;人黄韧带细胞的体外培养及初步鉴定[A];全国胸椎管狭窄症专题研讨会论文汇编[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吴迪;微波辐射法聚乳酸及其共聚物的合成与性能研究[D];陕西师范大学;2010年
2 刘强;基于优化血液相容性的生物医用金属材料表面设计与改性[D];江苏大学;2010年
3 肖桂勇;雾化干燥法制备羟基磷灰石微球的结构表征及其生物学行为研究[D];山东大学;2010年
4 郭瑞;基因活性真皮替代物的构建及其用于皮肤再生的研究[D];浙江大学;2010年
5 王玮;PLGA/纤维蛋白凝胶复合支架的制备及其用于软骨再生的研究[D];浙江大学;2010年
6 汤琦;硅水凝胶互穿网络材料的制备与性能研究[D];东华大学;2010年
7 刘玉艳;N,O-羧甲基壳聚糖/纳米β-磷酸三钙复合材料的制备及其生物学性能的基础研究[D];吉林大学;2011年
8 孙斌;可注射温敏壳聚糖/胶原/甘油磷酸钠水凝胶应用于骨组织工程的初步研究[D];中国人民解放军军医进修学院;2011年
9 吴波;电化学合成羟基磷灰石涂层及其性能研究[D];大连理工大学;2011年
10 杨庆秋;云南白药及主要成分骨形成作用的实验研究[D];昆明医学院;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郑青;生物医用聚氨酯材料的合成及蛋白质吸附研究[D];华中农业大学;2010年
2 蒋建召;富血小板血浆复合自体浓缩红骨髓促进骨缺损愈合的实验研究[D];郑州大学;2010年
3 曾亮;纳米羟基磷灰石表面改性及其增强PCL复合材料性能研究[D];湘潭大学;2010年
4 张力;基于甘油、羟基乙酸及乳酸的树枝状聚酯体系的合成和表征[D];湘潭大学;2010年
5 肖丰伟;骨髓间充质干细胞联合异体骨治疗骨缺损的实验研究[D];泰山医学院;2010年
6 陈寰贝;魔芋葡甘聚糖、胶原蛋白及羟基磷灰石复合骨支架的研究[D];昆明理工大学;2009年
7 高伟;表面改性羟基磷灰石晶须填料增强牙科复合树脂研究[D];昆明理工大学;2009年
8 洪东峰;羟基磷灰石/壳聚糖/魔芋葡甘聚糖复合骨组织工程支架的制备及研究[D];昆明理工大学;2009年
9 朱丹琛;β-环糊精及其衍生物作用下羟基磷灰石晶体的合成研究[D];福建师范大学;2010年
10 李鹏;电泳沉积多孔羟基磷灰石涂层及其性能的研究[D];福建师范大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 ;Protein adsorption on materials surfaces with nano-topography[J];Chinese Science Bulletin;2007年23期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙光宇;周炜;;杭钢骨干网的建设与实现[J];浙江冶金;2007年01期
2 艾德春;;我国煤炭需求预测神经网络实现[J];六盘水师范高等专科学校学报;2009年03期
3 牛春雷;杨维;;瓦斯监测层次型无线传感器网络拓扑控制机制[J];煤炭科学技术;2009年09期
4 施信波;高海洋;伍青;;支化聚烯烃的合成研究[J];化学进展;2009年12期
5 杨增华;杨震;;MESH控制网络的设计与实现[J];石油化工自动化;2011年02期
6 俞剑琳,屠立,方忠祥;企业局域网设计与建设中的误区[J];轻工机械;2005年02期
7 何晓军;赵良君;李晓刚;;局域网在煤炭企业应用中关键技术的分析[J];煤矿安全;2006年08期
8 黄继强;;现场总线系统控制网络的检查和调试[J];石油化工建设;2007年01期
9 吴雪;孙嘉伦;李枫;赵青;徐筠;张天浩;;L-胱氨酸组装体的STM研究[J];南开大学学报(自然科学版);2007年01期
10 王秀华;刘爱霞;;网络测量方法与初步分析[J];黑龙江纺织;2008年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈科;张斌;张心光;;基于功能和拓扑结构的机械设计过程管理[A];2008年安徽省科协年会机械工程分年会论文集[C];2008年
2 李良军;刘惠康;李莉;;高压变频器拓扑结构及其智能控制的研究[A];中国计量协会冶金分会2008年会论文集[C];2008年
3 李良军;刘惠康;李莉;;高压变频器拓扑结构及其智能控制的研究[A];2008全国第十三届自动化应用技术学术交流会论文集[C];2008年
4 李蕾;;列车通信网络拓扑结构及采用技术初探[A];中国铁道学会第三届标准计量委员会2008年学术交流报告会论文集[C];2008年
5 肖德琴;王景利;罗锡文;;大规模农田传感器网络拓扑结构设计[A];2007年中国农业工程学会学术年会论文摘要集[C];2007年
6 竺博;鄢志杰;胡郁;王仁华;;区分性参数重分配在HMM模型结构优化中的应用[A];第九届全国人机语音通讯学术会议论文集[C];2007年
7 王振利;曹茂永;靳凯;孔珊珊;;基于Harris算法的颅骨特征定位[A];第十三届全国图象图形学学术会议论文集[C];2006年
8 董波涛;杜福胜;李子臣;;AGET ATR-SCVP控制聚合物的拓扑结构及支化度[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(上册)[C];2009年
9 李擎;郑德玲;;混沌时间序列神经网络拓扑结构的确定[A];1999中国控制与决策学术年会论文集[C];1999年
10 钟有菊;孙燕琼;杨国昱;;一个具有手性骨架的硼磷酸镉的水热合成和晶体结构[A];中国化学会第十三届金属有机化学学术讨论会论文摘要集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 黄橙;网络新行当能否一世风光?[N];科技日报;2009年
2 中科院计算所 罗杰文;P2P网络的拓扑结构[N];计算机世界;2006年
3 胡德荣;中德科学家联手分析蛋白质拓扑结构和功能[N];健康报;2006年
4 ;蓝牙网络拓扑结构[N];人民邮电;2001年
5 晓伟;赛米控新拓扑结构助IGBT降低损耗[N];中国电子报;2008年
6 智;WiMAX技术有望携手奥运[N];计算机世界;2007年
7 ;引入FTTX接入难题迎刃而解[N];人民邮电;2007年
8 ;烽火通信FTTX系统解决方案[N];人民邮电;2007年
9 沈健苗;“灵活”应对存储变化[N];中国计算机报;2003年
10 金桦;路由协议一样影响速度[N];中国计算机报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 罗桂兰;嵌入式互联网宏观拓扑结构及统计时间特征研究[D];东北大学;2009年
2 吴绍锋;Gauss-Bonnet-Chern定理的拓扑结构和高维纽结膜的φ映射拓扑场论[D];兰州大学;2006年
3 严骏杰;聚合物拓扑结构和序列结构的调控及其应用[D];中国科学技术大学;2014年
4 陈阿莲;新型多电平逆变器组合拓扑结构和多电平逆变器的容错技术[D];浙江大学;2005年
5 王毅;级联型多电平逆变器的新型拓扑结构与控制方法研究[D];华北电力大学(河北);2005年
6 顾华玺;直连网络关键技术的研究[D];西安电子科技大学;2005年
7 徐峰;互联网宏观拓扑结构中社团特征演化分析及应用[D];东北大学;2009年
8 牟金平;基于休眠—唤醒机制下无线传感器网络的建模分析和协同控制[D];东华大学;2013年
9 王征;分布式互斥算法的研究与实现[D];电子科技大学;2007年
10 刘莹莹;柔性配体构筑的配位聚合物的合成、结构和性质研究[D];东北师范大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 董新利;基于仿生学研究的多跳蓝牙散列网组网设计[D];中国海洋大学;2005年
2 王桂芝;职业教育中心学校校园网的设计与实现[D];天津大学;2005年
3 韩微;新型单相双变流器UPS拓扑结构的研究[D];安徽理工大学;2007年
4 高俊;上海市高速公路网指路标志计算机辅助设计与评价[D];同济大学;2008年
5 吕珣;蓝牙无线自组网拓扑构建算法研究[D];西安电子科技大学;2008年
6 孙雷霸;基于无线传感器网络的水环境多参数监测系统的研究与实现[D];江苏大学;2009年
7 应玉梅;无线传感器网络高能效的多层分簇算法研究与设计[D];华中师范大学;2009年
8 沈兰萍;CA系统实现方法的研究[D];解放军信息工程大学;2001年
9 张小红;IP骨干网实时性能管理研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2003年
10 刘金峰;机车110V开关电源控制方法与应用研究[D];西南交通大学;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026