類聚多巴胺涂層-沒食子酸-己二胺交聯(lián)薄膜的制備與性能研究.pdf

1、大多數(shù)生物醫(yī)用材料如心血管支架、人工骨以及生物傳感器等都需要通過表面改性賦予一定的生物功能。目前被廣泛采用的表面改性技術(shù)也存在一些局限，如儀器昂貴、操作復雜、反應條件和改性基底要求苛刻，而且所需試劑不易獲得。此外，改性后有的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定生物分子容易流失，有的反應性官能團單一導致接枝生物分子單一，有的具有一定的細胞毒性。因此，開發(fā)一種廉價的、操作簡單的、適用于多種生物材料的、生物相容性良好的，并具有多種反應性官能團可固定多種生物分子被賦予多

2、種生物功能的新型表面改性方法是很有必要的。本文借鑒聚多巴胺涂層沉積原理，利用含有鄰酚羥基結(jié)構(gòu)的沒食子酸(GA)與含有兩個伯胺基的己二胺(HD)通過酸堿中和反應、邁克爾加成反應和西佛堿反應，在多種生物材料表面共聚沉積了GAHD薄膜。并通過葉變換紅外光譜(FTIR)、X射線光電子能譜(XPS)、飛行時間二次離子質(zhì)譜(TOF-SIMS)、掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)等材料學表征手段，證明了GAHD薄膜被成功地沉積在醫(yī)用不銹

3、鋼(SS)、Ti、TiNi、TiO2、Glass以及聚四氟乙烯(PTFE)表面，研究了GAHD薄膜化學結(jié)構(gòu)、反應原理和成膜過程。利用比色法、FTIR、XPS和AFM通過單因素實驗分別研究了基礎濃度、反應體系有無Tris、沉積層數(shù)、成膜時間以及反應溫度五個反應參數(shù)對GAHD薄膜表面的胺羧基密度的影響。并進一步利用GAHD薄膜表面氨基、羧基和醌基固定了纖維連接蛋白(FN)\肝素(HEP)\層粘連蛋白(LN)三種生物分子，并通過免疫熒光染色、

4、酶聯(lián)免疫吸附實驗(ELISA)定性、定量證明了三種生物分子被成功固定在GAHD薄膜表面。
　　更進一步地，心血管支架植入人體后，同樣面臨很多急需解決的問題，例如支架內(nèi)再狹窄、內(nèi)皮層覆蓋不全、晚期血栓癥以及慢性炎癥等。究其根源，血管粥樣硬化是一種免疫炎性疾病，抑制平滑肌細胞(VSMC)增殖、促進內(nèi)皮化以及抗凝血的治療策略并不能改善粥樣硬化病灶處的炎癥環(huán)境，隨著時間延長新生的內(nèi)皮細胞(VEC)和VSMC仍可能再次發(fā)生病變。因此，開發(fā)一

5、種直接抑制VEC、VSMC以及炎癥細胞發(fā)生炎癥反應的表面改性手段是很有必要的。本文通過改變GA/HD投料比以及對GAHD薄膜進行真空熱處理和化學還原處理構(gòu)建不同GA和HD密度的表面，并運用細胞增殖檢測試劑(CCK-8)、羅丹明細胞染色、細胞計數(shù)、細胞形態(tài)分析、ELISA和酶聯(lián)免疫試劑盒(KIT)研究了上述GAHD薄膜表面對血管內(nèi)皮細胞、平滑肌細胞和巨噬細胞增殖、遷移、功能、顯型以及炎癥應答的影響。發(fā)現(xiàn)經(jīng)過處理的GAHD薄膜能夠保護內(nèi)皮細

6、胞存活并促進其遷移;同時明顯抑制平滑肌細胞的增殖遷移;對內(nèi)皮細胞一氧化氮(NO)和前列環(huán)素(PGI2)分泌不利;有較強的促使平滑肌細胞向收縮顯型轉(zhuǎn)變的能力;對內(nèi)皮細胞的炎癥因子分泌激活并沒有明顯作用;但能夠明顯抑制巨噬細胞和血管平滑肌細胞炎癥因子分泌激活。這些作用可能與多酚類分子通過調(diào)控細胞周期蛋白A(cyclin A)和細胞周期蛋白E(cyclin E)的表達有關，以及與內(nèi)皮細胞和平滑肌細胞對多酚刺激的不同響應——產(chǎn)生或抑制活性氧(R

7、OS)有關。
　　另一方面，316L不銹鋼作為心血管支架基材，其不可降解的性質(zhì)，會對組織造成永久性物理刺激、引發(fā)慢性炎癥，并釋放有毒金屬離子。鎂金屬作為可降解金屬材料能夠很好地解決上述問題，但是其過快的降解制約了它的發(fā)展。目前的抗腐蝕表面改性方法可以減緩鎂金屬的腐蝕速度，但多數(shù)需要昂貴的儀器設備和復雜的操作工藝，并且無法在此基礎上進行生物功能化修飾。因此，開發(fā)一種廉價的、操作簡單的、并可繼續(xù)接枝生物分子的抗腐蝕表面改性手段是很有必

8、要的。本文在鎂鋅錳合金(MZM)表面沉積了GAHD薄膜。通過電化學檢測（極化曲線和EIS奈奎斯特譜）和浸泡實驗（Mg2+濃度、OH-濃度和失重）證明相比于MZM，MZM-GAHD薄膜顯著提高了抗腐蝕性能。通過FTIR、XPS以及元素深度分析實驗結(jié)合薄膜抗腐蝕實驗結(jié)果，探索了薄膜的抗腐蝕機制。此外，利用GAHD-MZM表面氨基通過碳二亞胺(EDC)法成功將HEP分子固定在MZM-GAHD表面。并通過體外血小板黏附、凝血時間檢測證明MZM-