钛表面聚多巴胺功能响应膜的构建及生物相容性研究

发布时间：2017-12-20 23:02

  本文关键词：钛表面聚多巴胺功能响应膜的构建及生物相容性研究　出处：《广东工业大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：钛及钛合金经过数十年的研发,已经制备出与人骨相近的植入材料。然而,钛表面的生物惰性缺乏与细胞相互沟通作用,限制了其多领域的临床应用。另外,单一的钛表面处理仅能改善细胞的生长行为,而缺乏对细胞的调控作用,难以达到细胞的生命活动高效、有序进行的目的。因此,本论文以骨组织工程的钛基材料为背景,在钛基材料表面构建贻贝仿生的聚多巴胺膜,利用其酚羟基和胺基对促成骨作用的钙离子螯合,pH的响应作用和电响应作用,赋予材料表面具有细胞生长的调控能力,可制备出具有功能响应作用的钛基植入体材料。本文首先利用聚多巴胺自组装在钛表面构建钙离子螯合平台,调控钛表面通过聚多巴胺螫合不同含量的钙离子,推导出聚多巴胺螯合钙离子的机理,探讨聚多巴胺和钙离子对模拟矿化和成骨细胞(MC3T3-E1)行为的影响。结果表明,聚多巴胺螯合钙离子后-C-OH峰面积从73.8%降至37.3%,-C=O从26.2%升至62.7%,证明聚多巴胺的酚羟基与钙离子螯合过程中向醌基转化；而且聚多巴胺和钙离子的协同作用促进羟基磷灰石(HA)前驱体成核,诱导HA的形成；钛表面通过聚多巴胺螯合低浓度的钙离子有利于成骨细胞粘附,且具有良好的细胞相容性。另一方面,通过电化学聚合在钛基材表面构建聚多巴胺膜层,探讨pH诱导聚多巴胺膜表面质子化／去质子化及其电势电荷的变化特性,并研究其对骨髓间充质干细胞(BMSCs)的早期黏附行为的影响。表明通过电化学方法在钛表面可构建均匀致密的聚合多巴胺膜层；电化学及动力学分析表明不同pH介质条件下能改变聚多巴胺膜的界面电阻,且随着pH值的增大而增大,质子化的聚多巴胺有利于电荷累积；经pH=3、pH=7和pH=11溶液处理的聚多巴胺膜表面平均电势分别为349±3.8mV、507±9.7mV和601±13.9mV,且不同pH值环境下具有可逆周期性变化的特性；质子化的聚多巴胺钛表面带正电荷更有利于BMSCs的黏附和铺展,且具有良好的细胞相容性。除pH响应作用外,进一步了解聚多巴胺的电响应作用对细胞行为的调控作用。通过不同的恒电压促使聚多巴胺的酚羟基发生不同程度的氧化还原反应,探讨电对聚多巴胺的酚羟基与醌基相互转化机理,并研究其对成骨细胞(MC3T3-E1)行为的影响。结果表明,聚多巴胺在电作用下发生2e-和H+转移的氧化还原过程,这过程可实现酚羟基与醌基的相互转化构建出氧化态和还原态的聚多巴胺。根据氧化态和还原态转换,实现聚多巴胺对Cu2+还原为Cu+的含量和牛血清白蛋白(BSA)吸附可逆控制,且醌基有利于BSA的吸附。同样,细胞结果表明,富含醌基的聚多巴胺能够促进成骨细胞的黏附和增殖。
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O631;R318.08

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本文编号：1313720