類(lèi)聚多巴胺涂層-沒(méi)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(guò)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(fù)雜、反應(yīng)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(yīng)性官能團(tuán)單一導(dǎo)致接枝生物分子單一，有的具有一定的細(xì)胞毒性。因此，開(kāi)發(fā)一種廉價(jià)的、操作簡(jiǎn)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(yīng)性官能團(tuán)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(méi)食子酸(GA)與含有兩個(gè)伯胺基的己二胺(HD)通過(guò)酸堿中和反應(yīng)、邁克爾加成反應(yīng)和西佛堿反應(yīng)，在多種生物材料表面共聚沉積了GAHD薄膜。并通過(guò)葉變換紅外光譜(FTIR)、X射線(xiàn)光電子能譜(XPS)、飛行時(shí)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(xué)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(xué)結(jié)構(gòu)、反應(yīng)原理和成膜過(guò)程。利用比色法、FTIR、XPS和AFM通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)分別研究了基礎(chǔ)濃度、反應(yīng)體系有無(wú)Tris、沉積層數(shù)、成膜時(shí)間以及反應(yīng)溫度五個(gè)反應(yīng)參數(shù)對(duì)GAHD薄膜表面的胺羧基密度的影響。并進(jìn)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(guò)免疫熒光染色、

4、酶聯(lián)免疫吸附實(shí)驗(yàn)(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(jìn)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(wèn)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(xì)胞(VSMC)增殖、促進(jìn)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(shí)間延長(zhǎng)新生的內(nèi)皮細(xì)胞(VEC)和VSMC仍可能再次發(fā)生病變。因此，開(kāi)發(fā)一

5、種直接抑制VEC、VSMC以及炎癥細(xì)胞發(fā)生炎癥反應(yīng)的表面改性手段是很有必要的。本文通過(guò)改變GA/HD投料比以及對(duì)GAHD薄膜進(jìn)行真空熱處理和化學(xué)還原處理構(gòu)建不同GA和HD密度的表面，并運(yùn)用細(xì)胞增殖檢測(cè)試劑(CCK-8)、羅丹明細(xì)胞染色、細(xì)胞計(jì)數(shù)、細(xì)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(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞和巨噬細(xì)胞增殖、遷移、功能、顯型以及炎癥應(yīng)答的影響。發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)處理的GAHD薄膜能夠保護(hù)內(nèi)皮細(xì)

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

7、OS)有關(guān)。
　　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(huì)對(duì)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(wèn)題，但是其過(guò)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(shè)備和復(fù)雜的操作工藝，并且無(wú)法在此基礎(chǔ)上進(jìn)行生物功能化修飾。因此，開(kāi)發(fā)一種廉價(jià)的、操作簡(jiǎn)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(guò)電化學(xué)檢測(cè)（極化曲線(xiàn)和EIS奈奎斯特譜）和浸泡實(shí)驗(yàn)（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(guò)FTIR、XPS以及元素深度分析實(shí)驗(yàn)結(jié)合薄膜抗腐蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果，探索了薄膜的抗腐蝕機(jī)制。此外，利用GAHD-MZM表面氨基通過(guò)碳二亞胺(EDC)法成功將HEP分子固定在MZM-GAHD表面。并通過(guò)體外血小板黏附、凝血時(shí)間檢測(cè)證明MZM-