【摘要】：背景與目的生物醫(yī)用高分子材料是一類具有特殊功能的材料,可對有機(jī)體組織進(jìn)行修復(fù)、替代與再生。其研究領(lǐng)域涉及生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、材料學(xué)等。隨著生物醫(yī)用高分子材料的發(fā)展和人類對于材料的需求不斷增多,生物醫(yī)用高分子材料的應(yīng)用已遍及整個(gè)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,如人造器官、手術(shù)修復(fù)、診斷治療、康復(fù)理療等。聚氨酯材料是目前常見的醫(yī)用高分子材料之一,具有生物毒性低、機(jī)械性能優(yōu)異、生物相容性優(yōu)良等特點(diǎn),因而在材料及醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。然而,聚氨酯的合成原料異氰酸酯本身有毒,在制造工藝上也存在諸多缺陷,可能會(huì)對執(zhí)業(yè)人員造成嚴(yán)重的健康損害。因此,開發(fā)更加綠色安全的聚氨酯材料,并對其生物安全性進(jìn)行系統(tǒng)性評價(jià)已經(jīng)成為目前研究的一大熱點(diǎn)。近年來,隨著熒光材料的不斷出現(xiàn)以及顯微成像技術(shù)的飛速發(fā)展,熒光成像技術(shù)的發(fā)展也取得了長足的進(jìn)步,已成為廣大科研工作者開展各種生理過程觀測和臨床病理影像學(xué)診斷的一種直接可視化的工具。傳統(tǒng)的有機(jī)熒光染料和熒光蛋白多數(shù)存在光化學(xué)穩(wěn)定性差、Stokes位移小、細(xì)胞毒性大等不可忽視的缺點(diǎn),而聚合物材料具有出色的生物相容性、低毒性、長期穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn),因此以聚合物為基礎(chǔ),結(jié)合其熒光特性開發(fā)的熒光成像探針,正得到快速的發(fā)展和應(yīng)用。熒光聚氨酯(Fluorescentpoly(hydroxyurethane),FPHU)是一種新型的能自發(fā)熒光的聚氨酯材料,它的合成過程規(guī)避了有毒原料異氰酸酯,從而有效的降低了生產(chǎn)加工過程中的職業(yè)暴露和損傷。而本研究以不同來源的細(xì)胞(L929、THP-1、A549、BEAS-2B、RAW.267)為研究載體,通過對FPHU 一系列細(xì)胞毒性及生物相容性特征的檢測,明確其作為生物醫(yī)用材料的可能性;同時(shí)針對其能夠自發(fā)熒光的特性,探索FPHU作為聚合物熒光探針的應(yīng)用前景。方法分別以本校高分子系創(chuàng)新合成的熒光聚氨酯(FPHU)粗品與純品兩種材料及其浸提液為研究對象;苯酚為陽性對照;細(xì)胞系以小鼠成纖維細(xì)胞(L929)、小鼠巨噬細(xì)胞(RAW.267)、人外周血單核細(xì)胞(THP-1)、人肺腺癌細(xì)胞(A549)、人正常肺上皮細(xì)胞(BEAS-2B)五種細(xì)胞為研究載體;在生物相容性方面,于A549、L929、BEAS-2B、RAW.267四種細(xì)胞探索材料的細(xì)胞毒性;于L929和THP-1細(xì)胞進(jìn)一步探索材料浸提液對細(xì)胞活力、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞周期和炎癥反應(yīng)的影響;并使用兔血進(jìn)行溶血實(shí)驗(yàn),評價(jià)FPHU材料的血液相容性。在生物應(yīng)用方面,我們對FPHU材料進(jìn)行光物理性質(zhì)表征,并于A549、BEAS-2B和L929三種細(xì)胞上進(jìn)行細(xì)胞成像實(shí)驗(yàn)。同時(shí),本實(shí)驗(yàn)針對乙醇透析的純化方法,對純化前后FPHU材料的生物相容性和成像應(yīng)用效果進(jìn)行了比較。結(jié)果經(jīng)純化后的FPHU材料濃度低于0.3mg/ml時(shí),對L929、A549、BEAS-2B、RAW.267四種細(xì)胞毒性較小,其100%材料浸提液處理細(xì)胞48h后,細(xì)胞活力仍高于70%,并且不會(huì)引起細(xì)胞凋亡的產(chǎn)生和細(xì)胞周期的改變,也不會(huì)促進(jìn)炎癥因子的產(chǎn)生,其溶血率小于5%,符合生物醫(yī)用材料血液相容性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。FPHU在360nm波長激發(fā)下能發(fā)出穩(wěn)定的熒光,量子產(chǎn)率高達(dá)23.6%,具有優(yōu)異的抗光漂白性,成像實(shí)驗(yàn)證明其在L929、A549、BEAS-2B三種細(xì)胞中發(fā)出穩(wěn)定熒光。結(jié)論FPHU材料具有良好的生物相容性和優(yōu)異的熒光性能,可以作為生物醫(yī)用材料應(yīng)用;但成像應(yīng)用方面,其進(jìn)入細(xì)胞的效率較低,成像效果不理想,還需進(jìn)一步改進(jìn)。乙醇透析的純化方法能明顯提高FPHU材料的生物相容性和改善細(xì)胞成像效果。
【圖文】：

本論文檢測的材料包括未經(jīng)純化的ＦＰＨＵ粗品和經(jīng)過透析純化的純品兩逡逑種，由本校高分子系創(chuàng)新合成得到。首先，，我們通過凝膠滲透色譜對純化前后逡逑ＦＰＨＵ的分子量和分子量分布進(jìn)行分析。如圖４．１Ａ所示，第一個(gè)峰指示高分逡逑子聚氨酯，藍(lán)色虛框部分指示低分子量的單體羥基氨基甲酸酯，隨后兩個(gè)峰分逡逑別指示溶劑Ｎ，Ｎ－二甲基甲酰胺（ＤＭＦ）和乙醇。由圖４．１Ａ可知，ＦＰＨＵ材料逡逑經(jīng)純化后，羥基氨基甲酸酯的量明顯減少。接著，我們通過核磁共振檢測純化逡逑后的ＦＰＨＵ材料進(jìn)一步得到其氫譜和碳譜圖（圖４．１Ｂ和圖４．１Ｃ），證明純化后逡逑的聚氨酯具有明確的結(jié)構(gòu)且無雜質(zhì)。逡逑Ａ逡逑邐邋Ｉ＇ｎｐｕｒｉｌｌｅｄ逡逑邐邋Ｐｕｒｉｆｉｅｄ逡逑８邐１０邐１２邐１４邐１６邐１８邐２０邐２２逡逑Ｅｌｕｔｉｏｎ邋ｔｉｍｅ邋（ｍｉｎ）逡逑１８逡逑

焚光最強(qiáng)（Ｘｅｍ＝４６０ｎｍ），而且呈現(xiàn)出明顯的激發(fā)依賴性行為。為了進(jìn)一步證明聚逡逑合物的熒光發(fā)光性質(zhì)，將樣品在３６０ｎｍ紫外光的照射下直接觀察它們的發(fā)光情況，逡逑拍攝的照片如圖４．２Ｂ中ａ、ｂ所示，ａ為溶劑對照乙醇，ｂ為ＦＰＨＵ材料溶于乙醇逡逑后的溶液。在紫外光照射下ａ無任何熒光，ｂ有明顯的藍(lán)色熒光，說明ＦＰＨＵ材料逡逑能在紫外光下發(fā)出熒光。逡逑熒光量子產(chǎn)率（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ邋ｑｕａｎｔｕｍ邋ｙｉｅｌｄ）又稱突光量子效率，是指激發(fā)態(tài)逡逑分子中通過發(fā)射熒光而回到基態(tài)的分子占全部激發(fā)態(tài)分子的百分比；它反應(yīng)物質(zhì)逡逑發(fā)射熒光的能力，熒光量子產(chǎn)率越大，發(fā)射的熒光越強(qiáng)。如圖４．２Ｃ所示，我們選逡逑擇硫酸奎寧作為標(biāo)準(zhǔn)（量子產(chǎn)率為５４％），測出聚合物在不同紫外吸光度下的熒光逡逑強(qiáng)度，并根據(jù)公式計(jì)算得出熒光量子產(chǎn)率為２３．６％。同時(shí)我們對ＦＰＨＵ進(jìn)行了時(shí)間逡逑分辨光譜的測試，如圖４．２邋Ｄ所示，其熒光壽命為９．９７邋ｎｓ。此外，對于生物成像應(yīng)逡逑用，熒光探針的光穩(wěn)定性非常關(guān)鍵，抗光漂白性是反應(yīng)熒光材料光穩(wěn)定性的重要逡逑指標(biāo)
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：R318.08

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2687202