【摘要】：貽貝分泌的足絲蛋白,由于多巴結(jié)構(gòu)的存在,可以在巖石、船舶等多種材質(zhì)的物體上牢固吸附；反復(fù)使用的茶具,由于茶多酚與茶銹中的物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng),可以在茶具內(nèi)壁形成難以去除的茶垢。這些兒茶酚及多酚化合物在形成有效的界面粘附上發(fā)揮了核心作用。本論文源于這些靈感,探索多酚化合物在心血管材料表面改性上的可行性和研究價值,并拓展仿生貽貝粘附材料的設(shè)計和應(yīng)用。本論文綜述了心血管疾病與血管支架治療,多酚與一氧化氮(nitric oxide, NO)在心血管疾病中的重要作用,基于心血管微環(huán)境與生物材料的界面需求,我們制備了基于多酚的多功能表面改性層。論文首先綜合評價了聚多巴胺的血液相容性、內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞相容性,并對聚多巴胺涂層進(jìn)行了氧化熱處理,探究了官能團(tuán)密度對后續(xù)生物分子接枝密度的影響；其次,源于貽貝粘附化學(xué)構(gòu)建了酚胺交聯(lián)涂層,并研究了酚胺交聯(lián)涂層在材料表面官能團(tuán)引入的種類及密度調(diào)控上的可行性；特別地,通過表沒食子兒茶素沒食子酸酯(Epigallocatechin-3-gallate, EGCG),可在涂層中引入胱胺和硒代胱胺組分,評價了含雙硫和雙硒涂層在原位催化內(nèi)源性NO供體(S-Nitrosothiols, RSNO)分解釋放NO上的功能；此外,鑒于兒茶酚在界面吸附上的作用,利用兒茶酚修飾肝素和聚乙烯亞胺(PEI),制備了兒茶酚修飾的層層自組裝(LBL)薄膜,并對比研究了兒茶酚修飾的LBL膜與未修飾的LBL膜在膜層穩(wěn)定性上的差異；制備了以聚乙烯亞胺(Polyethylenimine, PEI)/鄰苯三酚(Pyrogallol, PG)的層層自組裝模型,并探究了這類薄膜的結(jié)構(gòu)和性能。通過論文工作的開展,證實了與聚多巴胺涂層類似,酚胺交聯(lián)涂層可以沉積在多種材料表面,且通過多酚化合物和多胺基化合物的篩選,使制備的涂層在表面官能團(tuán)密度、種類及生物分子二次修飾上有更大的調(diào)控范圍；通過評價官能團(tuán)種類與密度對內(nèi)皮細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞的影響,發(fā)現(xiàn)高密度酚羥基的表面可以在一定程度上抑制平滑肌細(xì)胞的增殖,這為多酚化合物參與形成的涂層在心血管材料表面的潛在應(yīng)用提供了研究支撐。EGCG/胱胺及EGCG/硒代胱胺交聯(lián)涂層屬于NO-再生型材料,可以催化RSNO分解釋放NO,釋放速率約為0.3-4.1×10-10 mol·cm-2·min-1這一速率達(dá)到或接近正常內(nèi)皮細(xì)胞層釋放NO的速率(0.5-4×10-10 mol·cm-2·min-1)。利用肝素或聚乙烯亞胺(PEI)分子結(jié)構(gòu)中的羧基或胺基,通過碳二亞胺(EDC)和N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)方法(EDC/NHS)成功修飾了兒茶酚官能團(tuán),兒茶酚修飾的肝素和PEI分子制備的LBL組裝層相比于未經(jīng)修飾的肝素和PEI分子制備的LBL組裝層,在PBS環(huán)境中的穩(wěn)定性顯著增加。此外,構(gòu)建了PEI和鄰苯三酚的層層自組裝涂層,發(fā)現(xiàn)該涂層可能是基于PEI模板的固相水合膜層,且高密度的PEI外表面可以顯著的抑制血小板的粘附與激活。對該涂層的系統(tǒng)研究所獲得的結(jié)果,可為抗凝血材料的設(shè)計與制備提供了一個新思路。綜上,著眼于心血管材料細(xì)胞或血液相容性的特殊要求,本論文仿生貽貝粘附蛋白,在材料表面制備了基于多酚的多功能涂層。涂層制備方法簡單,且通過工藝調(diào)控,涂層或其二次改性層在血液相容性及細(xì)胞相容性方面的調(diào)節(jié)是可行的。通過論文工作的開展,論證了多酚化合物涂層在心血管材料表面改性上的可行性和重要研究價值,并為實現(xiàn)材料與心血管微環(huán)境之間的界面需求提供新的平臺和途徑。
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【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R318.08;TB306
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本文編號：2325187