發(fā)布時間：2019-01-05 02:00

【摘要】：高分子生物材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中扮演著重要的角色,廣泛地應(yīng)用于人造器官以及各種診斷治療用的器械。當(dāng)高分子材料與活體組織接觸時,會導(dǎo)致一些排異的反應(yīng),諸如血栓形成、炎癥等,這已成為生物材料研究的瓶頸。提高高分子生物材料的生物相容性、研發(fā)具有良好生物相容性高分子材料具有重要科學(xué)意義和巨大的經(jīng)濟(jì)社會效益。深入研究生物材料表面/界面及其生物功能化修飾,可對生物材料的性能和應(yīng)用帶來突破性進(jìn)展。 兩性離子化合物是一類分子鏈上同時含有陰陽離子基團(tuán)但整體卻呈電荷中性的化合物,它具有優(yōu)異的抗非特異性蛋白吸附、抗血小板粘附等特點(diǎn),是一類優(yōu)異的血液相容性材料。磷酰膽堿類兩性離子聚合物在抗凝血生物材料的研究方面已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。 生物材料應(yīng)用的關(guān)鍵之一在于制備生物相容的表面,因此材料表面改性是研發(fā)新型生物材料的重要手段。在高分子材料表面構(gòu)建特定的分子結(jié)構(gòu)以達(dá)到生物材料的物理化學(xué)性能與生物相容性的統(tǒng)一是發(fā)展高分子生物材料的一個重要途徑。反向原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(RATRP)是一種在近幾年迅速發(fā)展并被廣泛應(yīng)用的活性聚合方法,較之原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)法,更是保留了ATRP的優(yōu)點(diǎn),又避免其缺點(diǎn)。通過RATRP反應(yīng),可以利用通用型引發(fā)劑和催化劑,在材料表面可控構(gòu)建一定長度和密度的功能性高分子鏈,從而達(dá)到調(diào)控材料表面生物相容性的目的。常規(guī)RATRP反應(yīng)中,采用氯化銅(CuCl2)作為催化劑,2,2’-聯(lián)吡啶(Bpy)作為配體,存在著配體成本高、有毒性、接枝密度不高等問題。因此,研究更適宜的RATRP催化體系,并將其應(yīng)用于生物醫(yī)用材料具有重要的理論意義和實(shí)踐意義。故此,本論文設(shè)計(jì)了三種新型的RATRP絡(luò)合催化體系,利用ATRP法制備了具有抗凝血功能的聚氨酯生物材料,其具體研究內(nèi)容如下： (1)本論文嘗試采用硅烷偶聯(lián)劑3-氯丙基三甲氧基硅烷(CPTM)取代常規(guī)配體Bpy,與氯化銅(CuCl2)形成新型的RATRP絡(luò)合催化體系,使其既承擔(dān)偶聯(lián)劑的作用,又將其作為配體參與RATRP反應(yīng),由RATRP反應(yīng)將磷銨兩性離子單體(2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸膽堿,MPC)接枝到生物材料表面,得到了PU表面規(guī)整的磷銨類兩性離子聚合物刷,即PU-Si-g-P(MPC)材料。靜態(tài)水接觸角、X射線光電子能譜分析、傅里葉變換紅外光譜、掃描電鏡、原子力顯微鏡測試結(jié)果表明：PU表面成功地接枝了磷銨兩性離子大分子,并且接枝層的厚度在一定時間內(nèi)隨著聚合時間的延長而增加；掃描電鏡和原子力顯微鏡照片清晰顯示了PU材料表面逐漸形成了密度漸增、分子平整的規(guī)整表面；血小板粘附、蛋白吸附實(shí)驗(yàn)和復(fù)鈣實(shí)驗(yàn)表明該磷銨兩性離子大分子修飾的PU基體具有出良好的抗血小板粘附性和血液相容性。 (2)常規(guī)RATRP反應(yīng)或者ATRP反應(yīng),通常都存在接枝密度不高的缺陷。針對此問題,我們設(shè)計(jì)了新型RATP絡(luò)合催化體系(氯化鑭-硅烷偶聯(lián)劑作為配體,氯化銅為催化劑)。我們將PU表面首先用LaCl3·6H2O處理,得到PU-LaCl3表面,這個表面存在較多的羥基,因此膜表面上直接引發(fā)的ATRP反應(yīng)較易進(jìn)行,反應(yīng)過程中部分游離的La3+與CPTM復(fù)配,共同承擔(dān)配體的作用,這是本工作中的一個創(chuàng)新點(diǎn)。用該復(fù)配體系代替?zhèn)鹘y(tǒng)的Bpy作為配體,參與PU膜表面直接引發(fā)的RATRP反應(yīng),得到了聚氨酯表面規(guī)整的磷銨類兩性離子聚合物刷,即PU-La-Si-g-P(MPC)材料。靜態(tài)水接觸角、X射線光電子能譜分析、掃描電鏡、原子力顯微鏡測試結(jié)果表明：PU表面成功地接枝了磷銨兩性離子大分子P(MPC),并且接枝層的厚度一定時間內(nèi)隨著聚合時間的延長而增加；掃描電鏡和原子力顯微鏡照片清晰顯示了PU-La-Si-g-P(MPC)材料表面形貌規(guī)整有序；血小板粘附實(shí)驗(yàn)、蛋白吸附實(shí)驗(yàn)以及復(fù)鈣實(shí)驗(yàn)表明該磷銨類兩性離子大分子修飾的PU基體具有更好的抗血小板粘附性和血液相容性。 (3)既具有抗凝血又具有抗菌功效的生物材料無疑是更為理想的生物材料。故此,我們設(shè)計(jì)了新型的RATRP絡(luò)合催化體系(氯化鑭-醋酸洗必泰-硅烷偶聯(lián)劑作為配體,氯化銅為催化劑)。本論文中將PU表面首先用LaCl3·6H2O和醋酸洗必泰(CA)預(yù)處理得到PU-La-CA表面。這個表面存在較多的羥基,因此在PU膜表面上直接引發(fā)的RATRP反應(yīng)較易進(jìn)行。LaCl3·6H2O與CA復(fù)配成空間結(jié)構(gòu)較大的絡(luò)合物(一般認(rèn)為鑭系絡(luò)合物,其空間結(jié)構(gòu)在一定范圍內(nèi)越大越穩(wěn)定),在RATRP反應(yīng)過程中La-CA與硅烷偶聯(lián)劑CPTM以及部分游離的La3+一起,共同承擔(dān)配體的作用。用該絡(luò)合復(fù)配體系代替?zhèn)鹘y(tǒng)的Bpy作為配體,參與PU膜表面直接引發(fā)的RATRP反應(yīng),得到了聚氨酯表面規(guī)整的磷銨類兩性離子聚合物刷,即PU-La-CA-Si-g-P(MPC)材料。紅外、核磁、熒光光譜等測試表明：在一定條件下,LaCl3與CA可發(fā)生配位反應(yīng),生成具有晶體結(jié)構(gòu)的配合物；靜態(tài)水接觸角、X射線光電子能譜、掃描電鏡分析結(jié)果表明：PU表面成功地接枝了磷銨兩性離子大分子；血小板粘附實(shí)驗(yàn)、蛋白吸附實(shí)驗(yàn)以及復(fù)鈣實(shí)驗(yàn)表明該磷銨類兩性離子大分子修飾的PU基體有更好的抗血小板粘附性和優(yōu)異的抗凝血性能,且不會引發(fā)內(nèi)源性凝血；細(xì)菌粘附實(shí)驗(yàn)表明,改性PU材料還具有良好的抗菌功能。PU-La-CA-Si-g-P(MPC)材料有望成為一種新型的、具有突破性的生物醫(yī)用抗凝血材料。 (4)利用不同的絡(luò)合催化體系,采用RATRP法可以在聚氨酯生物材料表面接枝一層具有良好血液相容性的“刷”狀兩性離子聚合物層,即PU-Si-g-P(MPC)、 PU-La-Si-g-P(MPC)、PU-La-CA-Si-g-P(MPC)材料。所制備聚合物“刷”的結(jié)構(gòu)和性能很大程度上取決于它們在所固定表面的接枝率。現(xiàn)有檢測方法一般采用橢圓偏振光譜(ELM)／凝膠滲透色譜法(GPC)法,此法對實(shí)驗(yàn)儀器及操作要求高。本文則利用ImageJ1.44e軟件,結(jié)合掃描電鏡這種常規(guī)表征手段,建立了一種簡單易行的計(jì)算RATRP表面接枝率的新方法,以代替ELM/GPC法來表征生物材料膜表面的接枝率情況。并結(jié)合X射線光電子能譜分析、原子力顯微鏡等方法對所合成的新型PU-Si-g-P(MPC)、PU-La-Si-g-P(MPC)、PU-La-CA-Si-g-P(MPC)生物材料接枝前后表面元素變化、表面形貌以及生物相容性能進(jìn)行了分析比較。結(jié)果表明通過絡(luò)合配體的優(yōu)化選擇,改性PU材料表面接枝率明顯提高,同時顯示改性材料具有規(guī)整的表面形貌以及良好的生物相容性。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南京師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：R318.08

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王揚(yáng);郝紅;王君蓮;管曉玉;趙濤;王凱;;生物高分子材料血液相容性研究[J];材料導(dǎo)報(bào);2010年15期

2 盧玲;游文瑋;王迎軍;趙營剛;陳曉峰;;生物活性玻璃的表面修飾及其細(xì)胞相容性[J];復(fù)合材料學(xué)報(bào);2011年01期

3 黃春玉;卜鳳泉;馬任平;齊殿鵬;呂男;;在導(dǎo)電高分子薄膜表面沉積密度可控的銀納米粒子[J];高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào);2010年07期

4 武衛(wèi)莉,張琦,徐國志;硅橡膠、聚氨酯醫(yī)用材料[J];高分子通報(bào);2005年03期

5 徐東;周寧琳;沈健;;蛋白吸附的光譜分析方法及其對生物材料的合成指導(dǎo)[J];光譜學(xué)與光譜分析;2010年12期

6 楊靜;李碧娥;李曉;張衛(wèi)英;淡宜;;“苯乙烯/CTAB/H_2O”RATRP微乳液體系的聚合[J];合成樹脂及塑料;2009年06期

7 鄧鋒杰;李衛(wèi)凡;徐少華;陳義旺;;聚氨酯表面接枝丙烯酸甲酯改性研究[J];化工新型材料;2008年03期

8 韓素玉;朱學(xué)旺;張妍;王彥紅;王景慧;羅青枝;王德松;;原子轉(zhuǎn)移自由基聚合研究進(jìn)展[J];河北化工;2006年08期

9 陳勇軍;羅遠(yuǎn)芳;鄧湘華;劉芳;賈德民;;梳狀聚氨酯/聚丙烯酸異冰片酯共聚乳液的制備與性能[J];華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年12期

10 謝文磊，，彭周人，李一志，王流芳;鑭和釹胞嘧啶配合物的量子化學(xué)研究[J];蘭州大學(xué)學(xué)報(bào);1994年01期

本文編號：2401111