發(fā)布時間：2018-10-29 13:37

【摘要】：生物相容性是生物材料區(qū)別于其它材料的重要性質,它取決于材料與生物系統(tǒng)的相互作用。當生物材料應用于生物體內時,蛋白質就首先在材料的表面上發(fā)生吸附,隨后細胞膜上的整聯(lián)蛋白等受體會與材料表面吸附的蛋白質發(fā)生相互作用,實現(xiàn)細胞在材料表面的黏附與繁殖等行為。材料化學性質和表面拓撲結構是影響材料表面蛋白質吸附和細胞黏附、遷移、繁殖、分泌和基因表達等行為的兩個重要影響因素。因此,研究材料化學性質和表面拓撲結構對蛋白質吸附和細胞黏附的影響對于生物材料的設計有著重要的指導意義。 血管內皮細胞存在于整個循環(huán)系統(tǒng)中,是組成血管的主要細胞類型之一由于內皮細胞具有能夠控制血管的收縮與舒張、調節(jié)血液的凝結、調節(jié)平滑肌和控制白細胞進出血管壁等功能,因此材料表面上內皮細胞黏附與繁殖的研究受到了廣泛的關注。在本論文工作中,系統(tǒng)研究了聚合物材料化學性質和表面拓撲結構對血漿蛋白質吸附及血管內皮細胞黏附的影響,并嘗試在模型基材表面修飾不同化學性質的聚合物的方式來構筑血管內皮細胞選擇性黏附表面。其主要內容如下： 1.在聚合物化學性質對血漿蛋白質吸附和內皮細胞黏附影響的研究中,選用了3-羥基丁酸和3-羥基己酸的共聚酯(PHBHHx)和聚氨酯(PU)兩種化學性質不同的聚合物材料,并制備了PHBHHx和PU的平整表面。首先通過同位素標記蛋白吸附實驗研究了在緩沖液中單一蛋白質的吸附和在血漿中蛋白質的競爭吸附,結果表明單一蛋白質在PHBHHx和PU表面的吸附基本相同,而在不同濃度的血漿中,雖然PHBHHx和PU表面上纖維蛋白原(颮)吸附量的變化十分相近,但是人血清白蛋白(HSA)在兩種材料表面的吸附情況卻不相同,這表明PHBHHx和PU兩種材料的化學性質能對蛋白質的競爭吸附產(chǎn)生影響。 蛋白免疫印跡及酶聯(lián)免疫吸附測試(ELISA)的實驗結果表明,多數(shù)血漿蛋白在PHBHHx和PU表面的吸附隋況相近,但是相比于PU,PHBHHx更易吸附凝血相關蛋白(凝血因子XI和凝血酶原)和因子B,而抗凝血相關蛋白(蛋白S)卻吸附較少。所以相比于PU,PHBHHx的化學性質更易促進血液的凝結和引起炎癥反應,具有作為創(chuàng)傷修復和止血材料的潛在應用,這表明蛋白質在材料表面吸附的結果會最終影響到材料的生物學性能。 細胞黏附相關蛋白質(纖連蛋白和玻連蛋白)在PHBHHx和PU表面吸附量相近,且PHBHHx與PU一樣利于內皮細胞的黏附。這表明化學性質不同的材料表面上,細胞黏附相關蛋白質的吸附相近時,內皮細胞黏附的情況也相近,說明細胞黏附相關蛋白質吸附在內皮細胞的黏附過程中起到重要的作用。本章的研究為深入認識并充分發(fā)揮PHBHHx和PU的生物學性能提供理論指導,具有實際應用價值。 2.在聚合物表面拓撲結構對蛋白質吸附和內皮細胞黏附影響的研究中,我們以天然荷葉表面為模板,通過復制模塑的方法制備了PU、PU共混pluronic(PU/P)和PHBHHx三種不同化學性質的仿生荷葉表面。表面浸潤性分析發(fā)現(xiàn)微米級仿生荷葉拓撲結構的引入能夠顯著改變材料表面的浸潤性,大大提高PU和PHBHHx表面的疏水性和PU/P表面的親水性。蛋白質吸附實驗表明材料化學性質和表面拓撲結構能夠影響蛋白質的吸附,且在它們的協(xié)同作用下,使得材料表面具有更加良好的排斥非特異性蛋白質吸附的能力。 細胞實驗的結果表明,內皮細胞和成纖維細胞在仿生荷葉表面上的生長繁殖均受到一定程度的抑制。雖然仿生荷葉表面細胞外基質蛋白質(纖連蛋白和玻連蛋白)吸附量較平面高,但較高的蛋白質吸附并沒有促進細胞的黏附與繁殖,這充分表明細胞在其繁殖的過程中主要受到仿生荷葉拓撲結構的影響。相比于成纖維細胞,仿生荷葉拓撲結構更易限制內皮細胞的繁殖。本章為進一步深入認識蛋白質、細胞和材料表面拓撲結構之間的相互作用關系提供理論指導,具有潛在的應用前景。 3.在內皮細胞選擇性黏附表面的研究中,通過表面引發(fā)原子轉移自由基聚合(SI-ATRP)的方法在硅片表面接枝了甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯和甲基丙烯酸縮水甘油酯的嵌段共聚物刷(POEGMA-b-PGMA),利用PGMA鏈段中的活性環(huán)氧基團開環(huán)的方式將內皮細胞特異性多肽GREDVY修飾到表面。靜態(tài)水接觸角、接枝層厚度、表面化學組成以及表面形貌的測試結果證明了各步接枝反應的成功性。細胞黏附實驗表明,修飾了GREDVY的嵌段共聚物(POEGMA-b-PGMA)能夠有效的排斥成纖維細胞的非特異性黏附,同時促進了內皮細胞的特異性黏附,即這種化學性質的表面實現(xiàn)了對內皮細胞的選擇性黏附。該研究提供了一種有效的可實現(xiàn)內皮細胞選擇性黏附的材料表面改性方法。
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【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：R318.08

【參考文獻】

相關期刊論文 前2條

1 肖琳琳;魏雨;計劍;;基于聚多巴胺輔助自組裝單分子層技術的PTFE表面修飾及其內皮細胞選擇性黏附研究[J];高分子學報;2010年04期

2 魏雨;紀瓔;肖琳琳;計劍;;具有內皮細胞選擇性的細胞膜仿生支架材料的研究[J];高分子學報;2010年12期

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本文編號：2297841