生物可降解導(dǎo)電聚膦腈高分子的合成及性能研究.pdf

1、導(dǎo)電高分子是一類(lèi)新興的功能聚合物，近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)電高分子不僅具有良好的生物相容性，而且能調(diào)節(jié)細(xì)胞的多重功能(如黏附、增殖、遷移和分化、DNA的合成、蛋白質(zhì)的分泌等)，在生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景和重要的研究?jī)r(jià)值。本論文以周?chē)窠?jīng)修復(fù)為研究背景，設(shè)計(jì)合成既具有電活性，同時(shí)又具有良好生物相容性和可生物降解性的聚膦腈高分子材料，并對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征。通過(guò)體外RSC96細(xì)胞與材料作用，并輔以電刺激對(duì)其進(jìn)行生物學(xué)和電活性評(píng)價(jià)。本

2、文將電活性和生物降解性的概念同時(shí)引入高分子材料的合成，為周?chē)窠?jīng)組織工程材料的研究開(kāi)辟了一條新的途經(jīng)。主要內(nèi)容如下：
　　 合成了兩種苯胺低聚體：苯胺四聚體和苯胺五聚體。探討了苯胺四聚體合成過(guò)程中的反應(yīng)溫度、氧化劑的用量、質(zhì)子酸的種類(lèi)和濃度等因素對(duì)產(chǎn)率的影響。對(duì)合成苯胺五聚體的雙向增長(zhǎng)和單向增長(zhǎng)兩種方法進(jìn)行比較，單向增長(zhǎng)法能制備產(chǎn)率和純度均較高的苯胺五聚體。利用傅立葉紅外光譜(FT-IR)、核磁共振(1H-NMR、13C-NMR

3、)、紫外可見(jiàn)光譜(UV-Vis)表征了苯胺四聚體和五聚體結(jié)構(gòu)，分別采用循環(huán)伏安法(CV)和四點(diǎn)探針?lè)ū碚髁穗娀瘜W(xué)性能和電導(dǎo)率。以六氯環(huán)三膦腈為原料，通過(guò)熱開(kāi)環(huán)聚合方法，合成線(xiàn)性聚二氯膦腈，并研究了聚合過(guò)程中的溫度、聚合時(shí)間等因素對(duì)產(chǎn)率的影響。
　　 通過(guò)親核取代反應(yīng)，首先制備兩種由可降解基團(tuán)單取代的聚膦腈高分子材料：聚[雙(甘氨酸乙酯)]膦腈(PGEE)和聚甲基苯氧基膦腈(PMPP)。在此基礎(chǔ)上，將導(dǎo)電苯胺低聚物和可降解基團(tuán)與聚

4、二氯膦腈接枝，合成兩種由導(dǎo)電基團(tuán)和可降解基團(tuán)混合取代的聚膦腈導(dǎo)電高分子材料：聚[(甘氨酸乙酯/苯胺五聚體)膦腈](PGAP)、聚[(對(duì)甲基苯氧基)/(苯胺四聚體)膦腈](PMAP)。研究了混合取代聚膦腈合成過(guò)程中取代基加入順序、反應(yīng)溫度等對(duì)產(chǎn)率的影響。采用FT-IR、1H-NMR、UV-Vis、31P-NMR等分析方法表征合成聚合物的結(jié)構(gòu)，利用CV、四點(diǎn)探針?lè)▽?duì)合成的導(dǎo)電聚合物的電化學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試和表征。結(jié)果表明：合成的導(dǎo)電聚膦腈高分子

5、具有類(lèi)似苯胺低聚體的化學(xué)氧化特征，并能進(jìn)行質(zhì)子酸的摻雜；四點(diǎn)探針?lè)y(cè)得PGAP的電導(dǎo)率為2×10-S/cm，PMAP的電導(dǎo)率為1.45×10-6 S/cm。前者比后者具有更好的電化學(xué)性能，與生物電的電導(dǎo)率相近。采用凝膠滲透色譜法(GPC)測(cè)試PGAP的分子量：Mw=2.1×105，Mn=6.2×104，分子量分布d=3.42。
　　 對(duì)合成的聚合物PGEE、PMPP、PGAP、PMAP進(jìn)行體外降解研究。測(cè)定降解過(guò)程中降解介質(zhì)pH

6、值、失重率變化和采用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察材料微觀結(jié)構(gòu)變化表明：聚膦腈的降解性能與側(cè)基的性質(zhì)有密切的關(guān)系，PGAP、PGEE材料比PMAP和PMPP材料具有更好的降解性能。PGAP、PGEE材料在降解過(guò)程中溶液的pH值略呈上升的趨勢(shì)，基本處于中性。
　　 將RSC96細(xì)胞與PGAP、PMAP材料體外聯(lián)合培養(yǎng)，通過(guò)細(xì)胞增殖、細(xì)胞毒性、溶血試驗(yàn)、SEM觀察進(jìn)行生物學(xué)評(píng)價(jià)。噻唑藍(lán)(MTT)比色法表明PGAP材料能促進(jìn)細(xì)胞的增殖；

7、熒光探針技術(shù)測(cè)試細(xì)胞毒性表明導(dǎo)電材料PGAP與對(duì)照組PDLLA一致；溶血試驗(yàn)表明PGAP材料的溶血率符合醫(yī)用材料的溶血要求；SEM觀察表明兩種材料都具有良好的神經(jīng)細(xì)胞親和性。
　　 設(shè)計(jì)和制備了電刺激裝置，通過(guò)設(shè)計(jì)的電刺激實(shí)驗(yàn)，研究PGAP材料在有無(wú)電刺激以及電刺激不同方式下，對(duì)RSC96細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖的影響。比較了不導(dǎo)電材料PDLLA、PGEE在有無(wú)電刺激的條件下對(duì)RSC96細(xì)胞生長(zhǎng)情況。探討了不同電壓和時(shí)間的電刺激對(duì)細(xì)胞的增