竺亚斌[1]2003年在《胺解改性含酯基聚合物生物材料及其细胞相容性研究》文中进行了进一步梳理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—茚叁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,在所研究的叁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。
李佳, 郑卫, 郑玉峰[2]2009年在《医用聚乳酸材料的化学改性研究进展》文中指出聚乳酸是一种常用的可生物降解的医用材料,但单纯聚乳酸并不能满足临床需要。对聚乳酸的改性工作一直都备受关注。综述了近几年聚乳酸生物降解材料的化学改性研究进展,重点论述了共聚、接枝、星型、表面改性4个方面。经改性后聚乳酸的力学性能、降解性能和亲水性能可以得到某些改善,从而更好地满足了生物医用需要。并展望了未来聚乳酸的发展。
王海波[3]2009年在《促内皮化等离子体聚合薄膜的制备及生物学评价》文中指出近年来,医用不锈钢材料被广泛的应用于心血管植介入器械。然而当其与血液接触时,在界面上会形成一系列的复杂的相互作用,导致凝血反应和血栓的形成。生物材料表面覆盖内皮细胞层是改善材料血液相容性的理想方法,但直接把内皮细胞种植在医用不锈钢材料表面不仅增殖速度慢,而且内皮细胞在短的时间内就容易脱落分离。因此如何通过表面处理,在医用不锈钢表面形成一定浓度的反应性官能团,并通过官能团有效的固定促内皮化生物分子明胶来构建具有促内皮化功能的材料表面,从而提高医用不锈钢材料表面的生物相容性成为研究的重点。本文采用等离子体聚合沉积方法,通过调控脉冲占空比和放电功率,以烯丙胺和丙烯酸为反应单体在医用不锈钢表面合成含有伯胺基和羧基的聚合薄膜,并以伯胺基和羧基为反应的位点在聚合薄膜表面固定了明胶分子。衰减全反射傅立叶红外光谱(ATR-FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)的分析结果表明两种聚合薄膜表面分别含有伯胺基团和羧基官能团,相对含量分别达到最大值2.16%(NH_2/C)和7.22%(COOH/C);原子力显微镜照片表明等离子体聚烯丙胺薄膜都表现为连续、无针孔的致密薄膜;等离子体聚合沉积的聚丙烯酸薄膜在水中具有较好的动态稳定性;明胶分子固定的聚烯丙胺和聚丙烯酸薄膜的ATR-FTIR图谱中出现了酰胺Ⅰ和酰胺Ⅱ峰;明胶分子固定的聚丙烯酸薄膜的XPS全谱中出现了Nls吸收峰,且明胶分子固定的聚烯丙胺和聚丙烯酸薄膜表面的Cls谱出现了酰胺键的结合能288.2eV,这表明且明胶分子有效地固定到了聚合薄膜表面,静态接触角测试结果表明固定了明胶分子的聚合薄膜表现出较好的亲水性。体外内皮细胞粘附实验及Alamar Blue评价结果表明固定了明胶分子的聚合薄膜均表现出良好的内皮细胞粘附性能,且内皮细胞表现出更高活性。明胶分子固定的脉冲射频等离子体聚烯丙胺薄膜表面的内皮细胞粘附率为85.73%,高于连续波射频等离子体聚烯丙胺薄膜表面皮细胞粘附率82.73%,这可能是由于脉冲射频等离子体聚合能在薄膜表面能保持更高的胺基浓度,从而使薄膜表面固定的明胶分子浓度更高。通过制备两种脉冲占空比(50%和75%)的等离子体聚丙烯酸薄膜P-PPAA-1和P-PPAA-2并分别固定明胶分子,体外体外内皮细胞粘附实验及Alamar Blue评价均表明低占空比下合成的聚丙烯酸薄膜固定明胶分子后表面内皮细胞粘附能力更强,72h在其表面粘附的细胞增长率为41.9%。这可能是由于低占空比下射频等离子体聚合薄膜表面具有更高的羧基浓度,从而具有更高浓度的明胶分子固定。
任景润[4]2008年在《医用涤纶材料抗凝及促内皮化表面改性研究》文中提出合成医用高分子材料被广泛的应用于包括心血管人工器官在内的人工器官植入类的材料中。然而当高分子材料与血液接触时,在界面上会形成一系列的复杂的相互作用,导致凝血反应和血栓的形成,从而限制了高分子材料在血液接触材料上的进一步应用。生物材料表面覆盖内皮细胞层是改善材料血液相容性的理想方法,但直接把内皮细胞种植在基质材料表面不仅增殖速度慢,而且由于细胞与材料表面之间的作用力比较小,使得通常在短的时间内就容易脱落分离。因此,本研究将具有强细胞亲合力的天然大分子如胶原蛋白、明胶等粘附蛋白通过共价键结合于医用涤纶PET材料表面,以加快内皮细胞的粘附与生长。但这些粘附蛋白不仅是细胞粘附的优良介质,也有利于血小板的粘附和血栓的形成。血小板的粘附往往在材料与血液接触的瞬间即发生,而细胞的粘附则需要较长的时间,这样可能在材料表面还未覆盖一层内皮细胞之前,已经形成了血栓。为阻止这种状况的发生,我们在涤纶材料表面共固定抗凝生物分子肝素(白蛋白)和促内皮生物分子胶原(明胶),以期获得同时具有良好的抗凝血性能和促内皮细胞生长的医用涤纶表面。本文通过X射线光电子能谱XPS分析了改性前后材料表面的组成成分的变化。在肝素—胶原(PET-CL-Hep)及肝素—明胶(PET-Gel-Hep)共固定的表面,不仅出现的N1s峰,还出现了较为明显的S2s,S2p峰,根据XPS高分辨谱计算可得PET-CL-Hep和PET-Gel-Hep的硫元素含量分别为1.55%和2.18%,这说明了肝素已与胶原或明胶共固定于材料表面。同时在白蛋白—胶原(PET-CL-BSA)和白蛋白—明胶(PET-Gel-BSA)的表面,氮元素的含量分别比仅固定胶原(PET-CL)和仅固定明胶(PET-Gel)的氮含量高4.74%和5.64%,这也提示了白蛋白与胶原或明胶分子的在PET表面的混合有效固定。接触角测量与表面能计算的结果表明肝素、白蛋白与胶原或明胶共固定改性后的材料表面接触角减小,表面能增加,材料表面的亲水性较好。采用甲苯胺蓝染色法测得接枝丙烯酸的材料表面的羧基密度为5.29×10~(-9)mol/cm~2,采用天狼猩红染色法得到PET-CL表面的胶原含量为3.14μg/cm~2,PET-Gel表面的明胶为2.02μg/cm~2。利用甲苯胺蓝及正己烷萃取法可得PET-CL-Hep表面的肝素含量为1.73μg/cm~2,PET-Gel-Hep表面的肝素1.91/μg/cm~2。体外血小板粘附及血小板乳酸脱氢酶(LDH)检测血小板数量的实验一致证明,肝素或白蛋白与胶原或明胶的共固定,使PET表面的抗凝血性能有所改善。LDH实验测得PET-CL-Hep、PET-Gel-Hep、PET-CL-BSA、PET-Gel-BSA表面的血小板黏附率分别为12.83%、17.24%、10.53%和12.19%,与未改性的涤纶表面血小板26.21%,PET-Gel 40.38%和PET-CL47.21%的黏附率相比,血小板粘附数量明显减少,血小板激活程度减轻。PET-CL-Hep和PET-Gel-Hep的APTT检测时间为68.9s和65.5,比未改性的涤纶表面延长9.7s和6.3s,比原血浆延长14.9s和11.5s。活化的部分凝血活酶时间(APTT)检测表面肝素与胶原或明胶的共固定可抑制内源性凝血系统的激活。采用酶联免疫法定量评价不同改性材料表面纤维蛋白原的变性情况。PET-CL-Hep、PET-Gel-Hep、PET-CL-BSA、PET-Gel-BSA的表面纤维蛋白原变性量分别为25.32%、22.48%、19.20%、20.59%,而空白样品的纤维蛋白原变性量为35.57%,这说明肝素(白蛋白)与胶原(明胶)的共固定,可减少纤维蛋白原的变性暴露出与血小板结合,从而减少了血小板在材料表面的聚集。上述一系列评价的结果均证明肝素(白蛋白)与胶原(明胶)的共固定,可改善PET的抗凝血性能。通过体外内皮细胞粘附及细胞Alamar Blue实验,定量表征内皮细胞在PET材料的黏附率、增殖率、细胞活性,并通过光学显微镜观察材料表面的细胞形态变化。在细胞培养的第120h,未改性涤纶表面的细胞数为4.88×10~4cells/cm~2,细胞活性为158.6%,而PET-CL-Hep,PET-Gel-Hep,PET-CL-BSA,PET-Gel-BSA表面的细胞数量分别为9.37,9.73,10.66,9.07(×10~4cells/cm~2),细胞活性依次为202.3%,205.9%,214.8%,199.4%。上述结果表明在医用涤纶表面,通过肝素或白蛋白与胶原或明胶的共固定可改善材料表面的促内皮细胞生长性能。
参考文献：
[1]. 胺解改性含酯基聚合物生物材料及其细胞相容性研究[D]. 竺亚斌. 浙江大学. 2003
[2]. 医用聚乳酸材料的化学改性研究进展[J]. 李佳, 郑卫, 郑玉峰. 材料导报. 2009
[3]. 促内皮化等离子体聚合薄膜的制备及生物学评价[D]. 王海波. 西南交通大学. 2009
[4]. 医用涤纶材料抗凝及促内皮化表面改性研究[D]. 任景润. 西南交通大学. 2008