【摘要】：金屬鈦在骨骼、關(guān)節(jié)等領(lǐng)域的再生修復(fù)中廣泛應(yīng)用,但是鈦移植物在機(jī)體中的細(xì)胞相容性較弱,細(xì)胞難以粘附和伸展、不利于細(xì)胞增殖。鈦表面改性是解決這一問題的重要方法。明膠是膠原蛋白堿性水解或酸性水解的產(chǎn)物,具有利用細(xì)胞粘附、伸展和增殖的作用。利用明膠對(duì)鈦表面改性可以增強(qiáng)鈦的細(xì)胞相容性,但是明膠溶液在室溫下呈凝膠狀,需要加熱使其溶解,而且明膠在鈦表面粘附不牢固,易脫落。為了解決這一問題,我們擬利用3-氨基丙烷-1-磷酸對(duì)明膠進(jìn)行修飾,獲得粘附性的磷酸功能化明膠(Phosphonated gelatin,P‐gelatin),使其更好的固定于鈦表面,以提高鈦表面的細(xì)胞相容性。游離的生長因子在液體的培養(yǎng)環(huán)境中易被稀釋和代謝,因此使用量大、作用時(shí)間短、濃度不易調(diào)控。如何更好地發(fā)揮其對(duì)細(xì)胞生長、增殖或分化的調(diào)控作用,是組織工程的另一個(gè)研究熱點(diǎn)。生長因子與粘附性片段相結(jié)合,固定于材料表面是解決這一問題的方法。本研究擬利用多巴(DOPA)設(shè)計(jì)一段粘附性多肽序列,接入到表皮生長因子(Epidermal growth factor,EGF)的羧基端,得到多巴功能化表皮生長因子(EGF-DOPA)。以膠原蛋白膜為支架材料,研究EGF-DOPA在膠原蛋白膜上的吸附能力,及其對(duì)小鼠胚胎成纖維細(xì)胞NIH3T3的增殖影響。明膠與3-氨基丙烷-1-磷酸進(jìn)行酰胺化反應(yīng)得到P-gelatin,核磁共振磷譜檢測(cè)磷酸基團(tuán)是否結(jié)合到P-gelatin分子中。用圓二色光譜檢測(cè)P-gelatin的構(gòu)象變化。通過檢測(cè)P-gelatin溶液在不同溫度下的OD600,分析其凝膠化與溫度的關(guān)系。將P-gelatin用于鈦表面改性,利用飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜分析P-gelatin與鈦片的結(jié)合情況。用石英晶體微天平檢測(cè)鈦片表面的P-gelatin的表面濃度,用原子力顯微鏡觀察P-gelatin修飾的鈦片表面形貌和P-gelatin層的厚度。接觸角檢測(cè)儀檢測(cè)P-gelatin修飾的鈦片表面水和甘油的接觸角,研究鈦片表面親水性的變化。圓二色光譜檢測(cè)結(jié)果顯示,明膠的二級(jí)結(jié)構(gòu)沒有因?yàn)榱姿峁δ芑l(fā)生顯著性變化。凝膠化溫度卻發(fā)生了顯著的變化,明膠在磷酸功能化之后,即使?jié)舛葹?%的溶液在室溫下也不會(huì)發(fā)生凝膠化。將P-gelatin固定在鈦表面后,飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜分析結(jié)果表明,P-gelatin與鈦存在化學(xué)鍵連接。鈦表面P-gelatin的表面濃度隨P-gelatin溶液的濃度增大而升高,當(dāng)溶液濃度大于2%時(shí),表面濃度趨于飽和。原子力顯微鏡結(jié)果顯示,P-gelatin在鈦片表面形成了厚度約為5nm的粗糙涂層。P-gelatin涂層降低了鈦片表面的親水性,有利于細(xì)胞的粘附和伸展。細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,P-gelatin對(duì)鈦片的修飾顯著促進(jìn)小鼠成骨細(xì)胞MC3T3的粘附、伸展及增殖。用固相合成的方法將含有DOPA的粘附性氨基酸序列,連接于EGF的羧基端,得到EGF-DOPA。通過圓二色光譜對(duì)比EGF-DOPA和EGF的二級(jí)結(jié)構(gòu)。用ECL方法檢測(cè)EGF-DOPA在膠原蛋白膜表面的固定能力。用CCK-8法分別檢測(cè)游離的和固定在膠原蛋白膜表面的EGF-DOPA對(duì)細(xì)胞增殖的影響。圓二色光譜實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,EGF-DOPA沒有明顯的構(gòu)象改變。然而由于多巴結(jié)構(gòu)的強(qiáng)粘附性,EGF-DOPA在膠原蛋白膜表面的粘附量顯著高于EGF。游離的EGF-DOPA對(duì)小鼠胚胎成纖維細(xì)胞NIH3T3增殖的促進(jìn)作用與EGF相似。固定在膠原蛋白膜表面后,EGF-DOPA對(duì)小鼠胚胎成纖維細(xì)胞NIH3T3增殖的促進(jìn)作用顯著高于EGF。這是由于多巴功能基團(tuán)的高黏附性,使生長因子更好的發(fā)揮促細(xì)胞增殖作用。綜上所述,本課題成功地制備了P-gelatin和EGF-DOPA。這兩種生物活性分子用于生物材料表面改性,可以提高生物材料的細(xì)胞相容性。利用這兩種功能性蛋白分子對(duì)生物材料進(jìn)行表面修飾,可以作為生物材料表面改性的新方法,為獲得表面功能性生物醫(yī)用材料的提供了新的思路。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R318.08
【文章目錄】：
摘要
Abstract
主要中英文名詞、縮寫對(duì)照表
第一章 緒論
    1.1 組織工程
        1.1.1 組織工程概述
        1.1.2 組織工程的三要素
        1.1.3 組織工程的發(fā)展與面臨的挑戰(zhàn)
    1.2 組織工程支架材料
        1.2.1 組織工程支架材料的要求
        1.2.2 支架材料的分類
    1.3 生物材料表面改性
        1.3.1 生物材料表面改性的概念
        1.3.2 生物材料表面改性的方法
        1.3.3 生物材料表面改性的意義
    1.4 明膠、多巴和生長因子用于材料表面改性
        1.4.1 明膠及其衍生物用于材料表面改性
        1.4.2 多巴及其衍生物用于材料表面改性
        1.4.3 生長因子在材料表面的固定
    1.5 立題依據(jù)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
第二章磷酸功能化明膠的制備及其性質(zhì)研究
    2.1 材料與方法
        2.1.1 主要試劑與儀器
        2.1.2 P-gelatin的制備方法
        2.1.3 P-gelatin的表征
    2.2 結(jié)果
        2.2.1 P-gelatin的合成
        2.2.2 P-gelatin的表征
    2.3 討論
        2.3.1 P-gelatin的制備
        2.3.2 P-gelatin的表征
第三章磷酸功能化明膠修飾的鈦表面性質(zhì)研究
    3.1 材料
        3.1.1 主要試劑
        3.1.2 主要儀器
        3.1.3 細(xì)胞
        3.1.4 鈦片
    3.2 方法
        3.2.1 P-gelatin對(duì)鈦片表面修飾
        3.2.2 P-gelatin修飾的鈦表面表征方法
        3.2.3 P-gelatin修飾的鈦片的細(xì)胞相容性
    3.3 結(jié)果
        3.3.1 P-gelatin修飾的鈦表面表征
        3.3.2 P-gelatin修飾鈦片細(xì)胞相容性
    3.4 討論
第四章 多巴功能化表皮生長因子的制備及細(xì)胞相容性研究
    4.1 材料與方法
        4.1.1 主要試劑
        4.1.2 主要儀器
        4.1.3 細(xì)胞
        4.1.4 試劑配制
        4.1.5 EGF-DOPA的合成和二級(jí)結(jié)構(gòu)檢測(cè)
        4.1.6 EGF-DOPA 在材料表面的固定
        4.1.7 EGF-DOPA 的生物相容性研究
        4.1.8 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理
    4.2 結(jié)果
        4.2.1 EGF-DOPA的合成和二級(jí)結(jié)構(gòu)檢測(cè)
        4.2.2 EGF-DOPA在膠原蛋白膜表面的固定
        4.2.3 游離的EGF-DOPA對(duì)細(xì)胞的增殖影響
        4.2.4 EGF-DOPA修飾的材料對(duì)細(xì)胞增殖的影響
    4.3 討論
第五章 結(jié)論
本研究的特色與創(chuàng)新點(diǎn)
參考文獻(xiàn)
在學(xué)期間所取得的研究成果
致謝

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 黃永剛;陳敏;李長敏;田繼文;;低溫等離子體技術(shù)在生物材料表面改性中的應(yīng)用[J];材料導(dǎo)報(bào);2004年02期

2 田繼文;陳敏;李長敏;張慶瑜;任春生;;低溫等離子體對(duì)生物材料表面改性固定生物分子的研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2005年03期

3 黃楠,楊萍,冷永祥,陳俊英,孫鴻,奚廷斐,田文華,吳喜,馬旺扣,陳凡,朱劍豪,湯寶寅;機(jī)械人工心臟瓣膜材料表面改性研究進(jìn)展[J];中國科學(xué)基金;1999年06期

4 黃楠;;人工心臟瓣膜材料表面改性研究取得重要進(jìn)展[J];學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)報(bào)道;1997年01期

5 李賽,羅祥林,姚紅衛(wèi),何斌;光偶聯(lián)法在生物材料表面改性中的應(yīng)用[J];北京生物醫(yī)學(xué)工程;2001年02期

6 ;我校人工心臟瓣膜材料表面改性研究取得新進(jìn)展[J];學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)報(bào)道;1998年03期

7 常鵬;楊雋;;PEG在生物材料表面改性方面的應(yīng)用及研究進(jìn)展[J];化工文摘;2007年01期

8 ;CRTER雜志已出版的生物材料表面改性相關(guān)文章[J];中國組織工程研究與臨床康復(fù);2011年03期

9 何鵬;尹慶水;張余;;自組裝膜技術(shù)在生物材料表面改性中的應(yīng)用[J];中國骨科臨床與基礎(chǔ)研究雜志;2013年02期

10 黃楠,楊萍,曾小蘭,蔡光軍,陳元儒,柳襄懷,張峰,鄭志宏,周祖堯,奚廷斐,王春仁,田文華,雷學(xué)會(huì);Ti-O/Ti-N復(fù)合薄膜的離子束合成及人工心臟瓣膜材料表面改性研究[J];功能材料與器件學(xué)報(bào);1997年01期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 易仲珍;共注入共沉積金屬材料表面改性及其納米鑲嵌結(jié)構(gòu)的研究[D];北京師范大學(xué);2001年

2 周小越;磷酸功能化明膠和多巴功能化表皮生長因子用于生物材料表面改性的研究[D];吉林大學(xué);2015年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 張妍;脈沖離子束在材料表面改性中的應(yīng)用[D];長春理工大學(xué);2007年

2 凌江紅;C/C復(fù)合材料表面改性及其細(xì)胞毒性的研究[D];中南大學(xué);2013年

3 劉曉娜;強(qiáng)流脈沖電子束材料表面改性的二維數(shù)值模擬[D];大連理工大學(xué);2006年

4 陳寶同;低溫等離子體聚合熱敏高分子涂層研究[D];東華大學(xué);2011年

5 耿振;介質(zhì)阻擋放電等離子體在材料表面改性中的應(yīng)用[D];長春理工大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2839104