新型聚多巴胺功能材料的制备与生物医用研究
发布时间：2021-08-18 17:55
聚多巴胺（PDA）是生物体中黑色素的主要成分,因其良好的生物相容性和安全性,已被广泛地用于生物医学领域。迄今为止,聚多巴胺纳米材料呈现出多种纳米结构,例如胶体、胶囊、微膜、孔结构、一维结构等。本论文以“自下而上”的方式,通过对制备条件的改变和优化,制备二维聚多巴胺纳米片（PDA NSs）;探索PDA NSs的抗氧化性,对自由基的清除作用和清除效果。通过建立大鼠皮肤创伤模型进一步考察其对创伤修复的治疗效果。具体研究内容如下:1.选择盐酸多巴胺为前体材料,通过TEM和AFM等测试手段对不同温度、不同反应时间、不同p H条件和不同配料比下制备的产物,进行形貌和尺寸的表征,并采用分级离心法筛选出尺寸合适的PDA NSs。结果表明,在p H为6.8、50℃、24 h、配料比为1:450的反应条件下,采用1500 rpm离心力离心,弃沉淀留上清夜,即获得尺寸约为200 nm、平均厚度约为3.85 nm的PDA NSs。通过DLS评估该PDA NSs的稳定性,测试结果表明24 h内,PDA NSs在水溶液中,尺寸无明显变化,说明其具有良好的稳定性。2.采用紫外分光光度法考察所合成的PDA NSs对自...
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
合成类黑色素的前体材料的分子结构式（a：DOPA；b：DA）
2胞和人宫颈癌细胞（Hela细胞）时，即使PDA纳米粒子的使用剂量很高，也不会产生明显的细胞毒性[6]。更重要的是，刘艳岚研究小组[7]通过对于缺血性脑卒中大鼠模型的研究，清楚地证明了PDA纳米材料是一种优异的抗氧化剂，可以保护缺血性大脑免受ROS诱发损伤，其副作用可忽略不计。基于上述结果，仿生类PDA纳米材料所具有的生物相容性和自由基清除等优点，使其在生物医学领域的相关方面得到了广泛的应用，并取得了重要的研究成果。近年来，二维材料由于具有独特的电子、光学和机械性能，成为科学领域中最有潜力的材料之一。目前，已报道的PDA类纳米材料具有多种形貌和结构，如球形、介孔结构、纳米管、胶囊等。然而，二维PDA纳米片的制备及应用方面的研究鲜有报道[8]。因此，本文通过优化实验条件，采用“自下而上”的纳米自组装方法，制备出结构新颖的二维PDA纳米片，并系统地探索其在自由基清除领域的应用。研究成果将有助于拓宽PDA材料在生物医学领域中的应用，丰富二维纳米材料“家族成员”。1.2PDA纳米材料的研究现状作为一种仿生材料，PDA纳米材料由于良好的生物相容性和多功能性，近年来在生物医学领域大放异彩。2013年到2019年以来，有关PDA材料的研究论文呈现逐年增加的趋势，如图1.2所示，充分地说明了人们对这种多功能仿生材料的关注与重视。图1.2PDA纳米材料相关文献1.2.1PDA纳米材料的制备与形貌控制Messersmith等人通过对PDA涂层的飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）的光谱分析，预测了DA的结构演化和聚合机理。实验结果表明，多巴胺中的二羟基去质子化而成为多巴胺醌，随后，通过一系列的分子内环化、重排、氧化多巴胺醌转化为5,6—
3二羟基吲哚，其进一步的氧化会导致分子内交联，产生一种结构类似于黑色素（生物色素）的聚合物，即PDA[9]。DA的聚合机理图如图1.3所示。值得注意的是，至今为止，PDA的氧化/聚合过程的反应机制仍然是科学争论的话题之一。图1.3DA的聚合机理图此外，不同的制备条件下，DA通过自氧化聚合形成的PDA可以呈现出具有不同形貌特征的纳米结构，如纳米实心球、空心球（胶囊）、纳米纤维、纳米管等，而且，形貌的不同往往导致功能特征的不同。因此，PDA纳米材料的形貌控制研究一直都是该领域的研究热点之一。传统的PDA纳米材料的制备方法，主要采用DA单体为反应前体，在水/乙醇混合溶液中，利用氨水或NaOH调节pH值呈碱性，该条件下DA单体发生自氧化聚合，即可制备PDA纳米微球（几十纳米到几百纳米），但是，该方法很难制备尺寸在50nm以下的微球。2013年，闫健等人[10]发现将Tris缓冲水溶液与乙醇混合成不同体积比后，DA单体也可以发生自氧化聚合，随着DA单体浓度增大，PDA纳米微球的尺寸从10nm增加到400nm，而且，随着Tris缓冲水/乙醇混合溶液中乙醇的体积比增加，PDA纳米球的尺寸明显减小，研究结果说明乙醇或其他醇类（如异丙醇、乙二醇等）均对多巴胺的聚合速率和聚合尺寸产生明显影响。2015年，王振新课题组[11]采用微乳液法，通过改变微乳液中的DA单体含量，实现了尺寸可调、高度单分散性的PDA纳米粒子的制备（如图1.4(a)所示），获得了超小尺寸的PDA纳米粒子（25nm~43nm），进一步研究表明，尺寸的减小，促进了PDA纳米粒子在肿瘤位置的积聚，实现了靶向效果，并明显提高了抗肿瘤活性和疗效。
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚多巴胺涂层的研究与应用进展[J]. 陈丽娟,汪君,闫叶寒,唐刚. 高分子通报. 2018(07)
硕士论文
[1]聚乙烯醇基复合功能水凝胶敷料的制备及用于浅表皮肤创伤修复的研究[D]. 张书江.暨南大学 2018
本文编号：3350356
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
合成类黑色素的前体材料的分子结构式（a：DOPA；b：DA）
2胞和人宫颈癌细胞（Hela细胞）时，即使PDA纳米粒子的使用剂量很高，也不会产生明显的细胞毒性[6]。更重要的是，刘艳岚研究小组[7]通过对于缺血性脑卒中大鼠模型的研究，清楚地证明了PDA纳米材料是一种优异的抗氧化剂，可以保护缺血性大脑免受ROS诱发损伤，其副作用可忽略不计。基于上述结果，仿生类PDA纳米材料所具有的生物相容性和自由基清除等优点，使其在生物医学领域的相关方面得到了广泛的应用，并取得了重要的研究成果。近年来，二维材料由于具有独特的电子、光学和机械性能，成为科学领域中最有潜力的材料之一。目前，已报道的PDA类纳米材料具有多种形貌和结构，如球形、介孔结构、纳米管、胶囊等。然而，二维PDA纳米片的制备及应用方面的研究鲜有报道[8]。因此，本文通过优化实验条件，采用“自下而上”的纳米自组装方法，制备出结构新颖的二维PDA纳米片，并系统地探索其在自由基清除领域的应用。研究成果将有助于拓宽PDA材料在生物医学领域中的应用，丰富二维纳米材料“家族成员”。1.2PDA纳米材料的研究现状作为一种仿生材料，PDA纳米材料由于良好的生物相容性和多功能性，近年来在生物医学领域大放异彩。2013年到2019年以来，有关PDA材料的研究论文呈现逐年增加的趋势，如图1.2所示，充分地说明了人们对这种多功能仿生材料的关注与重视。图1.2PDA纳米材料相关文献1.2.1PDA纳米材料的制备与形貌控制Messersmith等人通过对PDA涂层的飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）的光谱分析，预测了DA的结构演化和聚合机理。实验结果表明，多巴胺中的二羟基去质子化而成为多巴胺醌，随后，通过一系列的分子内环化、重排、氧化多巴胺醌转化为5,6—
3二羟基吲哚，其进一步的氧化会导致分子内交联，产生一种结构类似于黑色素（生物色素）的聚合物，即PDA[9]。DA的聚合机理图如图1.3所示。值得注意的是，至今为止，PDA的氧化/聚合过程的反应机制仍然是科学争论的话题之一。图1.3DA的聚合机理图此外，不同的制备条件下，DA通过自氧化聚合形成的PDA可以呈现出具有不同形貌特征的纳米结构，如纳米实心球、空心球（胶囊）、纳米纤维、纳米管等，而且，形貌的不同往往导致功能特征的不同。因此，PDA纳米材料的形貌控制研究一直都是该领域的研究热点之一。传统的PDA纳米材料的制备方法，主要采用DA单体为反应前体，在水/乙醇混合溶液中，利用氨水或NaOH调节pH值呈碱性，该条件下DA单体发生自氧化聚合，即可制备PDA纳米微球（几十纳米到几百纳米），但是，该方法很难制备尺寸在50nm以下的微球。2013年，闫健等人[10]发现将Tris缓冲水溶液与乙醇混合成不同体积比后，DA单体也可以发生自氧化聚合，随着DA单体浓度增大，PDA纳米微球的尺寸从10nm增加到400nm，而且，随着Tris缓冲水/乙醇混合溶液中乙醇的体积比增加，PDA纳米球的尺寸明显减小，研究结果说明乙醇或其他醇类（如异丙醇、乙二醇等）均对多巴胺的聚合速率和聚合尺寸产生明显影响。2015年，王振新课题组[11]采用微乳液法，通过改变微乳液中的DA单体含量，实现了尺寸可调、高度单分散性的PDA纳米粒子的制备（如图1.4(a)所示），获得了超小尺寸的PDA纳米粒子（25nm~43nm），进一步研究表明，尺寸的减小，促进了PDA纳米粒子在肿瘤位置的积聚，实现了靶向效果，并明显提高了抗肿瘤活性和疗效。
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚多巴胺涂层的研究与应用进展[J]. 陈丽娟,汪君,闫叶寒,唐刚. 高分子通报. 2018(07)
硕士论文
[1]聚乙烯醇基复合功能水凝胶敷料的制备及用于浅表皮肤创伤修复的研究[D]. 张书江.暨南大学 2018
本文编号：3350356
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3350356.html
