亲水性支化聚合物抗污涂层的制备及应用研究

发布时间：2016-08-31 06:49

第一章绪论

治疗和诊断设备在与生物体液的长期接触和使用过程中,其表面会与蛋白质、细胞和微生物等发生非恃异性吸附(生物污染)。材料表面的生物污染会导致设备性能受损,成本増加,甚至威胁到患者的生命安全。例如,在植入材料表面的血浆蛋白质吸附,尤其是纤维蛋白原,会引起血小板的黏附并激活凝血路径,导致血栓的形成和炎症的发生。蛋白质的吸附还为细菌的定植提供了条件,导致细菌生物膜的形成,引发感染。典型的处理方法是将受感染的器件进行手术置换,并且需要长期的抗生素治疗。此外,在免疫学分析中,生物芯片表面的蛋白质吸附会减低检测的灵敏度和准确性。在蛋白质分离分析中(如毛细管电泳的蛋白质分离),蛋白质分子在分析通道内表面的吸附会导致分离效率的下降,甚至无法进行分离在船舶航行中,藻类及各种微生物在船体表面的附着和积累会在船体表面形成粗趟不规则结构,极大的增加了航行时的阻力,从而増加油耗和废气的排放。因此,降低或避免材料表面的生物污染在各领域都具有重要的意义。

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第二章星形聚乙二醇涂层的制备:其抗蛋白质吸附性能的研究及在蛋白分离中的应用

2.1引言

有多种方法可实现基底表面的PEG化,然而这些方法往往基于聚电解质与带电基底表面的静电作用,琉基与贵重金属表面的特异性相互作用,桂烧化试剂与娃片表面径基的反应,礎酸醋类试剂与氧化铁基底表面的结合等。所有的这些方法都存在很大的局限性,如涂层的稳定性和对基底选择的依赖性。因此,需要发展一种可适用于多种基底表面且涂覆条件温和、快速、高效的表面修饰方法。聚多己胺(PDA)徐层是近些年发展起来的具有广泛应用价值的聚合物黏合层,它能够黏附在多种基底材料表面(包括有机,无机,高分子等)Pn-323。此外,PDA涂层表面的苯酿基团能与氨基化及琉基官能团发生迈克尔加成或者席夫碱反应,而使得PDA涂层表面能够根据实际需要结合上其它功能性分子P3-W。

2.2实验部分

蛋白质样品的制备:(a)单蛋白溶液的配置:准确称取一定量的溶菌酶,纤维蛋白原和牛血清蛋白,分别溶于PBS缓冲液(pH7.4)中,振荡溶解,蛋白质溶液浓度均为l.Omg/mL。(b)四种碱性蛋白混合样的配制:将溶菌酶、核糖核酸酶A、a-族凝乳蛋白酶原A、细胞色素C分别洛解于去离子水中,最终浓度均为2mg/mL,然后等体积混合四种蛋白质溶液,得到浓度均为0.5mg/mL的四种碱性蛋白混合样,冷冻储存待用。所有蛋白溶液测试前均在14000ipm下离如5min,取上清液使用。

第三章星形聚(2-甲基-2-囑睡晰)涂层的快速制备及聚合物结构对其抗污性能的影响......69

3.1引言......69
3.2实验部分......70
3.3结果与讨论......75
3.4本章小结......101
第四章超支化聚(2-甲基-2-曠哇琳)徐层的制备及其抗污性能的研究......109
4.1引言......109
4.2实验部分......109
4.3结果与讨论......114
4.4本章小结......122
第五章结论..........129

第四章超支化聚(2-甲基-2-噁嗤琳)涂层的制备及其抗污性能的研究

4.1引言

根据之前的研究,PMeOxA由于其聚合物链较好的亲水性,表现出优异的抗蛋白质吸附性能。当涂层浸入水溶液中,超支化聚合物在水溶液中将会首先吸水溶胀,进而将亲水性的PMeOxA链暴露在溶液相中形成伸展链构象,并最终在基底表面形成一层致密且稳定的水合层,从而阻碍蛋白质分子在基底表面的吸附。因此,涂层表面的PMeOxA链密度越高,其表面的抗蛋白质吸附性能越好。对于线形PMeOx-OH所形成的的涂层,由于其较低的表面PMeOxA链密度,因此吸附有大量的蛋白质。此外,我们发现PEGA(3)-co-VB (lyPDA涂层表面相对于PMeOxA(3)-co-VBPTXl)/PDA涂层具有较高的水接触角和吸附有较多的蛋白质,说明在同样的聚合物结构下(二者具有相近的支化度及大分子单体重复单元),采用多己胺共沉积法,超支化PMeOx比超支化PEG更容易在基底表面沉积,从而賦予基底表面优异的抗蛋白质吸附性能。

4.2实验部分

涂层的制备采用多己胺辅助共沉积法。将浓度为2.0mg/mL的聚合物Tris-HC1 (阳8.5)溶液与不同浓度的多己胺Tris-HCl溶液等体积混合。所得到的混合液中,聚合物的浓度固定在l.Omg/mL,多己胺浓度为0-50.0mg/mL。然后将清洗后的基底(金片、玻璃片和珪片)浸入上述漏合液中,室温下振荡反应不同时间。修饰后的基底表面先用大量去离子水彻底冲洗,之后用氮气吹干放入离也管中密封保存。我们进一步采用红外谱图对聚合物进行表征,如图巧g.4.1B所示;聚合物PMeOx-OH、PMeOxA和poly(PMeOxA<o-vbpt)均在1638c,处出现pmeox重复单元中醜胺键的红外吸收峰。pmeoxa、pmeoxa(3)-co-vbpt(l)和pega(3)-co-vbpt化红外谱图在1724cm出现醋键的吸收峰。1452cm处为-ch2-基团的非对称变形振动,2925-111处为伸缩振动。对于超支化聚合物pega(3>co-VBPT(l),在1100c处出现明显的PEG重复单元上酸键(-C-0-C-)的伸缩振动峰。

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第五章结论

本论文中的主要研究结论如下:(1)合成表征了一系列具有不同PEG接枝率的亲水性多臂星形共聚物PEI-g-PEG和末端为氨基的线形聚合物PEG2000-NH2。通过与PDA徐层表面的化学反应,我们成功制备了星形/线形PEG涂层。研巧结果表明星形PEG涂层表面的聚合物接枝度随着聚合物中PEG接枝率的増加而减小。然而,其表面的PEG链密度随着PEG接枝率的增加而増大,并在PEG接枝率>10时,PEG链密度超过线形PEG徐层。此外,对徐层表面蛋白质吸附的定量研究发现,徐层的抗蛋白质吸附能为与表面PEG链密度成正比关系,PEG链密度越高,涂层表面的抗蛋白质吸附能力越强。最后,我们将星形PEG徐层成功地涂覆到烙融珪毛细管内壁,并采用毛细管电泳仪对四种碱性蛋白质混合样实现了有效分离。

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参考文献（略）

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本文编号：106375