基于多酚的心血管材料表面多功能涂层研究

发布时间：2018-11-11 14:54

【摘要】：贻贝分泌的足丝蛋白,由于多巴结构的存在,可以在岩石、船舶等多种材质的物体上牢固吸附；反复使用的茶具,由于茶多酚与茶锈中的物质发生氧化反应,可以在茶具内壁形成难以去除的茶垢。这些儿茶酚及多酚化合物在形成有效的界面粘附上发挥了核心作用。本论文源于这些灵感,探索多酚化合物在心血管材料表面改性上的可行性和研究价值,并拓展仿生贻贝粘附材料的设计和应用。本论文综述了心血管疾病与血管支架治疗,多酚与一氧化氮(nitric oxide, NO)在心血管疾病中的重要作用,基于心血管微环境与生物材料的界面需求,我们制备了基于多酚的多功能表面改性层。论文首先综合评价了聚多巴胺的血液相容性、内皮细胞和平滑肌细胞相容性,并对聚多巴胺涂层进行了氧化热处理,探究了官能团密度对后续生物分子接枝密度的影响；其次,源于贻贝粘附化学构建了酚胺交联涂层,并研究了酚胺交联涂层在材料表面官能团引入的种类及密度调控上的可行性；特别地,通过表没食子儿茶素没食子酸酯(Epigallocatechin-3-gallate, EGCG),可在涂层中引入胱胺和硒代胱胺组分,评价了含双硫和双硒涂层在原位催化内源性NO供体(S-Nitrosothiols, RSNO)分解释放NO上的功能；此外,鉴于儿茶酚在界面吸附上的作用,利用儿茶酚修饰肝素和聚乙烯亚胺(PEI),制备了儿茶酚修饰的层层自组装(LBL)薄膜,并对比研究了儿茶酚修饰的LBL膜与未修饰的LBL膜在膜层稳定性上的差异；制备了以聚乙烯亚胺(Polyethylenimine, PEI)/邻苯三酚(Pyrogallol, PG)的层层自组装模型,并探究了这类薄膜的结构和性能。通过论文工作的开展,证实了与聚多巴胺涂层类似,酚胺交联涂层可以沉积在多种材料表面,且通过多酚化合物和多胺基化合物的筛选,使制备的涂层在表面官能团密度、种类及生物分子二次修饰上有更大的调控范围；通过评价官能团种类与密度对内皮细胞和平滑肌细胞的影响,发现高密度酚羟基的表面可以在一定程度上抑制平滑肌细胞的增殖,这为多酚化合物参与形成的涂层在心血管材料表面的潜在应用提供了研究支撑。EGCG/胱胺及EGCG/硒代胱胺交联涂层属于NO-再生型材料,可以催化RSNO分解释放NO,释放速率约为0.3-4.1×10-10 mol·cm-2·min-1这一速率达到或接近正常内皮细胞层释放NO的速率(0.5-4×10-10 mol·cm-2·min-1)。利用肝素或聚乙烯亚胺(PEI)分子结构中的羧基或胺基,通过碳二亚胺(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)方法(EDC/NHS)成功修饰了儿茶酚官能团,儿茶酚修饰的肝素和PEI分子制备的LBL组装层相比于未经修饰的肝素和PEI分子制备的LBL组装层,在PBS环境中的稳定性显著增加。此外,构建了PEI和邻苯三酚的层层自组装涂层,发现该涂层可能是基于PEI模板的固相水合膜层,且高密度的PEI外表面可以显著的抑制血小板的粘附与激活。对该涂层的系统研究所获得的结果,可为抗凝血材料的设计与制备提供了一个新思路。综上,着眼于心血管材料细胞或血液相容性的特殊要求,本论文仿生贻贝粘附蛋白,在材料表面制备了基于多酚的多功能涂层。涂层制备方法简单,且通过工艺调控,涂层或其二次改性层在血液相容性及细胞相容性方面的调节是可行的。通过论文工作的开展,论证了多酚化合物涂层在心血管材料表面改性上的可行性和重要研究价值,并为实现材料与心血管微环境之间的界面需求提供新的平台和途径。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R318.08;TB306
，

本文编号：2325187