基于聚多巴胺纳米球的复合材料的制备及抗菌抗污性能研究

发布时间：2020-04-06 06:43

【摘要】：在生物医学领域,生物医用材料应用广泛,但由于蛋白质和细菌的非特异性粘附,会在其表面形成生物污垢,继而诱发生物感染,这给人们的健康带来严重的危害。因此需要研究多种方法对生物医用材料进行改性,使其不仅具有抵抗细菌和蛋白质粘附作用,同时也有杀灭细菌的作用,另外还能增加材料的生物相容性,在生物医学领域有更好的应用前景。本文通过利用多巴胺(DA)在碱性含氧条件下自聚合形成聚多巴胺纳米球(PDA Nanosphere,PDANS),并以此为模板材料,在PDANS表面连接纳米银(AgNPs),聚乙二醇(PEG)和十八烷基二甲基甜菜碱(BS-18),形成具有抗菌抗污作用的功能PDANS,然后通过共混的方法对生物医用材料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、硅橡胶(SR)进行改性,构建具有抗细菌、蛋白粘附以及杀菌的双功能性质的生物材料。具体工作内容如下:1、通过绿色简单的方法即DA在碱性含氧条件下自聚形成粒径为110 nm左右的PDANS,其表面含有多种活性基团,如儿茶酚和氨基基团,可发生多种化学反应。首先,利用氧化还原的方法将Ag+吸附到PDANS表面并原位还原为AgNPs,反应过程中不需要加入其他还原剂,方法简单绿色环保,并且赋予了 PDANS很强的杀菌能力。利用共价结合的方法将PEG、甜菜碱连接到PDANS表面,形成聚合物分子刷,可以有效的阻止细菌和蛋白质的粘附。对改性后的两种功能PDANS进行了抗菌测试、抗蛋白粘附测试、细胞毒性测试等,研究结果表明,改性PDANS有很强的杀菌作用和抗蛋白粘附作用,并且细胞毒性低,生物相容性好。2、将上述改性后的功能PDANS通过共混的方法对常用的生物医用材料PMMA和SR进行改性,改性后的生物材料不仅保持着较好的化学和机械稳定性,另外还具有抗细菌、蛋白粘附以及杀菌的功能。对改性后的材料进行抗菌测试、抗菌黏附性测试、抗蛋白粘附测试、细胞毒性测试等,研究结果表明,改性生物材料有很强的杀菌作用和抗蛋白、细菌粘附作用,并且无细胞毒性,生物相容性好,大大增加了其在生物医学领域的应用潜能。
【图文】：

示意图,涂层,抗污,示意图

图１－３邋Ｓｒ－Ａｇ－ＨＡ涂层的合成示意图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－３邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｔｏ邋ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅ邋Ｓｒ－Ａｇ－ＨＡ邋ｃｏａｔｉｎｇ逡逑１．２．５抗菌材料的发展逡逑近来越来越＃的研九认为，生物材料不仅有细蔺的粘附，同时也会有蛋白质、血小逡逑板、血细胞．等的．｜丨．．特异性粘附，故研究人员在对生物材料进行抗菌改性的同T，也会适逡逑当的加入抗污剂，设计出同时具有抗菌抗污双重作用的新型功能材料。目前常用的抗污逡逑剂有甜菜碱类、ＰＥＧ类、多肽类等［２２〗，一般通过化学共价键结合的方法固定到基板上，逡逑赋予基板抗污的作用。逡逑Ｓｈｕｄｏｎｇ邋Ｓｕｎ等人丨２３］通过简单的方法设计并合成了抗菌抗污沉积膜，首先将聚醚砜逡逑（ＰＥＳ）材料表面粘附一层ＰＤＡ膜，然后再将聚乙烯亚胺接枝甲基丙烯酸脂甜菜碱逡逑（ＰＥＩ－ＳＢＭＡ）通过共价结合的方法固定到ｔｏａ表面上，作为抗污涂层；随后Ａｇ＋吸附逡逑到ＰＤＡ表面，，通过氧化还原反应在原位形成ＡｇＮＰｓ，作为抗菌涂层，此反应过程中不逡逑－．

示意图,涂层,示意图,抗污

邋？邋｝邋0逡逑图１－４邋ＰＥｌ－ＳＢＭＡ－ＰＤＡ涂层的合成示意图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－４邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｔｏ邋ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅ邋ＰＥＩ－ＳＢＭＡ－ＰＤＡ邋ｃｏａｔｉｎｇ逡逑Ｐｅｔｅｒ邋Ｘ．邋Ｍａ等人Ｍ合成一种通用的同时具有抗菌抗污作用的涂层，首先将Ｎ－竣基逡逑酸酐（ＮＣＡ）与甲基丙烯酸酯封端的多肽、类多肽通过开环聚合反应（ＲＯＰ）相结合，逡逑形成低聚物。然后将这些低聚物通过紫外光照反应固定到ＰＤＡ表面，由于ＰＤＡ几乎可逡逑以粘附到各种材料表面，也赋予了聚合物刷涂层此种功能。合成的聚合物刷涂层包含阳逡逑离子抗菌多肽和抗污类多肽，对多种细菌均表现出很强的抗菌活性，同时也可以抵抗蛋逡逑白质和血小板的粘附，可以有效阻止细菌生物膜的生长长达７天。细胞毒性研宄表明，逡逑聚合物涂层生物相容性好，没有细胞毒性。通过ＰＤＡ的粘附作用，这个双功能的聚合逡逑物分子刷涂层可以固定到多种材料表面
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R318.08

【参考文献】