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聚乳酸表面的功能化及其与蛋白、细胞、组织的相互作用

焦延鹏  
【摘要】:通过物理、化学、生物等各种技术手段改善材料表面性能,可大幅度提高生物材料与生物体的相容性,是促进材料表面与生物体之间的有利相互作用、抑制不利相互作用的关键途径。本研究以聚乳酸材料为基材,对其表面进行功能化设计,研究功能化表面对蛋白分子吸附/解吸附性能和细胞/组织相容性的影响。 本研究采用碱水解处理和氨等离子体处理的方法、表面截留法和体外生物矿化的原理在聚乳酸材料表面得到3类功能化的表面:小分子活性基团功能化的表面;生物大分子仿生修饰的表面;钙磷涂层修饰的表面。通过各种分析技术对功能化表面的物理化学性能进行了表征。研究结果表明,在小分子活性基团功能化过程中,通过控制表面处理的条件(碱浓度、水解时间,处理功率、处理时间),可以控制材料表面的亲水性、活性基团密度和表面粗糙度。生物大分子仿生修饰研究结果表明,通过表面截留技术成功地得到壳聚糖、羧甲基壳聚糖、亚甲基磷酸化壳聚糖,肝素,透明质酸和硫酸软骨素修饰的聚乳酸表面。在聚乳酸表面钙磷涂层修饰实验中,羧基化的聚乳酸表面够较快的诱导聚乳酸表面钙磷涂层的生成,生成的钙磷涂层由具有纳米尺寸的晶体构成的基质和颗粒组成,钙磷涂层的主要成份是结晶比较松散的羟基磷灰石。 在生物相容性研究中,研究的主要内容是细胞和组织相容性,而对于其基础——蛋白质的吸附研究的很少,然而从生物学角度来说,细胞在生物材料表面的粘附,增殖以及分化是由蛋白介导的,考察材料的表面对蛋白吸附/解吸附性能的影响对于提高细胞/组织相容性的认识具有重要意义。本研究以功能化的聚乳酸表面为基础,选择与细胞粘附最相关的3种蛋白(纤粘连蛋白Fn,层粘连蛋白Ln,玻粘连蛋白Vn)用于吸附/解吸附性能研究。采用~(125)I同位素标记的方法,研究了3种蛋白在功能化聚乳酸表面上的吸附/解吸附性能。首先,分别考察了3种蛋白在不同功能化表面等温吸附和吸附动力学。其次,研究了不同浓度牛血清白蛋白(BSA)、胎牛血清(FCA)和3种蛋白在功能化聚乳酸表面的竞争吸附性能。最后,对吸附在功能化聚乳酸表面的3种蛋白在BSA溶液中的解吸附性能进行了研究。单一蛋白的等温吸附和吸附动力学研究表明,在本实验的浓度和时间范围内,蛋白浓度和功能化的表面对蛋白平衡吸附量和吸附速率的影响很大;其次,BSA和血清的加入竞争性的减少了功能化表面对蛋白的吸附,且随BSA和血


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