聚合物表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)蛋白質(zhì)吸附、細(xì)胞黏附的影響.pdf

1、蛋白質(zhì)在生物材料表面的吸附是材料接觸生物體內(nèi)環(huán)境后發(fā)生的首要反應(yīng)，是衡量材料生物相容性的一個(gè)重要指標(biāo)。材料表面的化學(xué)組成和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都會(huì)影響蛋白質(zhì)吸附以及后續(xù)的細(xì)胞黏附。因此，研究材料表面的化學(xué)組成、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其兩者的協(xié)同作用對(duì)蛋白質(zhì)吸附、細(xì)胞黏附的影響，對(duì)于合理設(shè)計(jì)材料的表面、提高材料的生物相容性具有重要意義。 本課題首先選取常用的生物材料，一方面采用軟刻蝕和紫外光刻技術(shù)，構(gòu)筑化學(xué)組成均質(zhì)和異質(zhì)的聚合物表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖案，另一方面

2、從仿生的角度出發(fā)，制備具有仿荷葉表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的生物醫(yī)用材料；進(jìn)而考察以上所得的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)表面對(duì)蛋白質(zhì)吸附、細(xì)胞黏附的影響。具體內(nèi)容如下： 1.采用制備軟刻蝕彈性印章的方法得到了聚二甲基硅氧烷(Poly(dimethylsiloxane),PDMS)圖案表面，所得表面化學(xué)組成均一；以PDMS圖案為模板，采用澆注成膜的方法制備聚氨酯(Polyurethane,PU)圖案表面。以PDMS表面微米拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為基材，研究單純的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)于纖維

3、蛋白原(Fibrinogen，F(xiàn)g)吸附和血小板黏附的影響。當(dāng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)被引入PDMS表面后，材料的表面積增加了8.3％而Fg的吸附量卻增加了34.6％。激光共聚焦顯微鏡結(jié)果顯示，在平整表面，吸附的Fg呈現(xiàn)無(wú)規(guī)分布，而在圖案表面，吸附的Fg呈現(xiàn)圖案化分布且多數(shù)吸附在凸起的邊緣和底部。這些結(jié)果表明微米級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)同樣會(huì)影響納米級(jí)Fg的吸附和分布。富含血小板血漿(Platelet rich plasma，PRP)和流動(dòng)全血(Flowing wh

4、ole blood，F(xiàn)WB)的血小板黏附實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在不同的實(shí)驗(yàn)條件下，黏附在材料表面的血小板呈現(xiàn)的形態(tài)和激活程度不同，但是多數(shù)血小板的黏附位置與Fg的分布相對(duì)應(yīng)。表面微米拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)很可能首先影響血漿蛋白質(zhì)中Fg的吸附，然后通過(guò)吸附的Fg影響后續(xù)血小板的黏附。 2.通過(guò)硅氫加成反應(yīng)，在PDMS表面接枝了烯丙基聚乙二醇(Monoallyl-polyethylene glycol，APEG)，紅外光譜、X射線光電子能譜和水接觸角的測(cè)

5、試結(jié)果證實(shí)了PDMS-APEG表面的成功制備。通過(guò)172nm紫外光刻在PDMS-APEG膜片表面制備了化學(xué)組成異質(zhì)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖案：受到紫外光照的APEG被刻蝕，未受到紫外光照的APEG保存完好。激光共聚焦顯微鏡測(cè)試結(jié)果表明，F(xiàn)g只能吸附在APEG被刻蝕的區(qū)域，APEG保存完好的區(qū)域能夠有效地排斥Fg吸附，從而形成了規(guī)整的蛋白質(zhì)圖案表面。 3.以天然的荷葉表面為模板，通過(guò)兩次澆注成膜，在PU、聚碳酸亞丙酯(Poly(propyle

6、necarbonate)，PPC)和PU共混Pluronic(R)F-127(PUF)表面制得了仿荷葉的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。掃描電子顯微鏡測(cè)試結(jié)果表明聚合物仿荷葉表面存在大量微乳突結(jié)構(gòu)，這使得PU、PPC仿荷葉表面的疏水性增強(qiáng)；而拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和化學(xué)組成的協(xié)同效應(yīng)，使得PUF表面顯示出獨(dú)特的浸潤(rùn)性，靜態(tài)水滴和捕捉氣泡法水接觸角在平整表面變化不大，而在仿荷葉表面，靜態(tài)水滴接觸角顯示其較為疏水，捕捉氣泡法水接觸角則顯示其較為親水，Pluronic(R)F-

7、127含量為20％的PUF(PUF20)仿荷葉表面達(dá)到了超親水性。Fg的吸附結(jié)果表明，PUF表面的排斥非特異性蛋白質(zhì)吸附的效果與預(yù)先浸泡過(guò)程有關(guān)，沒有預(yù)先浸泡而直接進(jìn)行蛋白質(zhì)吸附的膜片具有較好的排斥非特異性蛋白質(zhì)吸附的能力。PUF20仿荷葉表面排斥Fg吸附的效果最佳(0.016μg)，相比于未改性的平整表面(0.289μg)下降了94％。 本課題通過(guò)考察拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖案表面和仿荷葉拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)表面對(duì)蛋白質(zhì)吸附、細(xì)胞黏附的影響，深化認(rèn)識(shí)了