多巴胺辅助沉积聚乙烯亚胺薄膜及其表面生物功能化研究

发布时间：2017-11-17 06:22

  本文关键词：多巴胺辅助沉积聚乙烯亚胺薄膜及其表面生物功能化研究

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【摘要】：基于海洋生物贻贝粘附化学的多巴胺分子近年来引起了诸多关注,其可以在碱性条件下发生氧化自聚合,并在多种材料表面形成牢固结合的聚多巴胺涂层,此外该涂层还能与含有氨基和硫醇的生物分子通过希夫碱反应或麦克尔加成反应结合,实现材料表面的二次改性。然而,现有的聚多巴胺固定生物分子依赖于生物分子的氨基与聚多巴胺涂层表面的醌基反应,很多的生物大分子的生物活性依赖于生物分子中的端氨基来实现,传统的消耗氨基的组装模式不利于接枝后的生物分子的生物活性保留。传统的N-(3-二甲氨基丙基)-N’-乙基碳二亚胺(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)用于生物分子固定的方法则由于多巴胺上有限的氨基密度而受到限制。因此,我们研究发展了一种方便高效的方法来制备富含氨基的表面。主要依赖于多巴胺分子的自聚合带来氨基和酚羟基共存的反应体系,可以在材料表面通过改变物料投入比、反应时间等工艺,在材料表面沉积一种富含胺基薄膜。 本实验采用多巴胺与聚乙烯亚胺二元体系,通过聚乙烯亚胺分子中的氨基与多巴胺自身分子的氨基参与竞争聚合,从而在材料表面制得一种多巴胺辅助沉积的聚乙烯亚胺薄膜,该薄膜为多巴胺-聚乙烯亚胺共聚薄膜,并通过工艺调控,制备不同的氨基密度表面,并对表面改性前后多巴胺-聚乙烯亚胺共聚薄膜进行了材料学表征和生物相容性评价。在此基础上,多巴胺辅助沉积的聚乙烯亚胺薄膜表面分别固定肝素和内皮细胞生长因子VEGF分子,以检验多巴胺辅助沉积的聚乙烯亚胺薄膜作为生物分子二次反应平台的性能。 傅里叶红外光谱(FT-IR)及X射线能谱(XPS)对薄膜表面的化学组成和结构的分析证明,成功地在316L不锈钢表面构建了多巴胺聚-乙烯亚胺共聚薄膜,薄膜的氮元素含量显著高于单纯的聚多巴胺薄膜,并且随着聚合体系中聚乙烯亚胺投料浓度的升高薄膜表面上的氮元素含量也随之升高。水接触角测试表明多巴胺聚-乙烯亚胺共聚薄膜改性的316L不锈钢表面,其亲水性优于未改性的316L不锈钢表面。 采用石英晶体微天平(QCM-D)追踪了肝素和VEGF在多巴胺聚-乙烯亚胺共聚薄膜和聚多巴胺薄膜表面的动态固定过程,聚多巴胺薄膜表面的肝素固定量仅为288ng／cm2,而在多巴胺／聚乙烯亚胺共聚薄膜表面的肝素固定量最高可达到830ng/cm2,这是因为共聚薄膜表面有较高氨基浓度,可以共价固定更多的肝素分子。XPS的结果验证了在多巴胺聚-乙烯亚胺共聚薄膜表面能实现VEGF的固定。 体外内皮细胞、平滑肌细胞和内皮祖细胞评价结果表明,多巴胺-聚乙烯亚胺(重均分子量25000)的共聚薄膜对三种细胞的增殖均有一定的抑制作用,但固定肝素的多巴胺-聚乙烯亚胺(重均分子量25000)的共聚薄膜却表现出对内皮细胞(ECs)和平滑肌细胞(SMCs)不同的作用行为,未表现出对ECs增殖的显著抑制,但对于平滑肌细胞增殖的抑制作用更为显著。固定了VEGF的多巴胺-聚乙烯亚胺薄膜则能较为显著地改善EPC的粘附和生长。 为了进一步降低多巴胺-聚乙烯亚胺(重均分子量25000)的共聚薄膜具有的细胞毒性,制备了多巴胺-聚乙烯亚胺(重均分子量1300)的共聚薄膜,多巴胺-聚乙烯亚胺1300共聚薄膜的体外血小板粘附数量和被激活程度均有所降低,表明多巴胺-聚乙烯亚胺1300共聚薄膜的抗凝血性较聚多巴胺薄膜有所提高；与聚多巴胺薄膜相比,多巴胺-聚乙烯亚胺1300共聚薄膜在一定程度上能促进内皮细胞的粘附与增殖。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R318.08

【参考文献】

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本文编号：1195108