基于聚多巴胺粘附層生物學(xué)修飾聚乳酸及其細(xì)胞相容性研究.pdf

1、聚乳酸（PLA）因其良好的機(jī)械性能、可加工性能、可生物降解等性能，而被廣泛用于骨組織修復(fù)領(lǐng)域。然而，其本身又有一定的局限性，如：親水性較差、細(xì)胞相容性不夠理想、缺乏成骨和成血管化功能等。通過對PLA材料表面進(jìn)行生物學(xué)修飾，可以有效改善PLA材料的上述性能。作為貽貝粘附蛋白的關(guān)鍵成分，多巴胺（DOPA）幾乎可以粘附在任何材料的表面，有效改善材料表面的親水性和細(xì)胞相容性；尤為重要的是，其形成的聚多巴胺(PDOPA)層可以作為二級反應(yīng)平臺(tái)，在

2、基體材料表面進(jìn)一步修飾生物活性分子，賦予基體材料優(yōu)異的生物學(xué)性能。
　　為此，本文首先選用聚（D、L-乳酸）（PDLLA）作為基體材料，利用溶液澆注法制備成膜，基于DOPA在堿性條件下的氧化自聚合反應(yīng)對其進(jìn)行改性，得到一系列不同濃度的DOPA改性的PDLLA/PDOPA-x復(fù)合膜，利用SEM、AFM、接觸角和表面能對改性前后的表面形貌、親疏水性及表面能進(jìn)行觀察測試。結(jié)果表明：經(jīng)DOPA改性之后，PDLLA膜表面的形貌發(fā)生了明顯的變

3、化，粗糙度明顯增大，親水性得到了提高，表面能增大，最終確定出DOPA合適的反應(yīng)濃度為2g/L。
　　鑒于殼寡糖（COS）具有優(yōu)異的生物相容性、良好的成骨活性和水溶性，本文在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步以PDOPA層為反應(yīng)平臺(tái)，引入不同濃度的COS，從而制得不同濃度的COS功能化的PDLLA/PDOPA-COS-y復(fù)合膜。利用SEM、AFM、接觸角、表面能、FTIR和XPS對改性前后的表面形貌、親疏水性、表面能、化學(xué)結(jié)構(gòu)和表面元素進(jìn)行觀

4、察測試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：DOPA和COS改性之后，光滑的PDLLA膜表面出現(xiàn)了明顯的溝槽或突起結(jié)構(gòu)，且粗糙度明顯增大。與純的PDLLA膜相比，PDLLA/PDOPA和PDLLA/PDOPA-COS復(fù)合膜的親水性均得到了提高，表面能也相應(yīng)增大。FTIR和XPS分析進(jìn)一步證實(shí)了DOPA和COS被成功引入到材料表面，同時(shí)確定了材料表面氮元素的含量及COS的合適反應(yīng)濃度為4g/L。以該濃度制得的復(fù)合膜作為評價(jià)細(xì)胞相容性的實(shí)驗(yàn)材料，以MC3T3-E

5、1作為種子細(xì)胞對改性前后的膜材料進(jìn)行體外細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。材料的成骨細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明:與純的PDLLA膜相比，PDLLA/PDOPA和PDLLA/PDOPA-COS復(fù)合膜對MC3T3-E1的增殖、分化及堿性磷酸酶（ALP）的分泌均具有明顯的促進(jìn)作用。復(fù)合膜PDLLA/PDOPA與PDLLA/PDOPA-COS相比，PDLLA/PDOPA對MC3T3-E1的增殖效果更明顯，而PDLLA/PDOPA-COS在促進(jìn)MC3T3-E1的分化及ALP的分泌

6、方面具有更明顯的優(yōu)勢。
　　鑒于去鐵胺（DFO）在血管的再生過程中發(fā)揮著重要的作用，本文在上述實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步以PDOPA層為反應(yīng)平臺(tái)，引入不同濃度的DFO，從而制得不同濃度的DFO功能化的PDLLA/PDOPA-DFO-z復(fù)合膜。利用SEM、AFM、接觸角、表面能、FTIR和XPS對改性前后的表面形貌、親疏水性、表面能、化學(xué)結(jié)構(gòu)和化學(xué)元素進(jìn)行觀察測試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：與純的PDLLA膜相比，PDLLA/PDOPA-DFO和PDL

7、LA/PDOPA-DFO復(fù)合膜的表面形貌發(fā)生了明顯的變化，表面有大量的凸起結(jié)構(gòu)，粗糙度明顯增大。且復(fù)合膜的親水性明顯得到了提高，表面能也相應(yīng)增大，相比之下，PDLLA/PDOPA-DFO復(fù)合膜的改善效果更明顯。FTIR和XPS分析進(jìn)一步證實(shí)了DOPA和DFO被成功引入到材料表面，同時(shí)確定了材料表面氮元素的含量及DFO的合適反應(yīng)濃度為2g/L。以該濃度制得的復(fù)合膜作為細(xì)胞相容性評價(jià)的實(shí)驗(yàn)材料，以MC3T3-E1和HUVECs作為種子細(xì)胞對

8、改性前后的膜材料進(jìn)行體外細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。材料的細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明:對于MC3T3-E1而言，與純的PDLLA膜相比，PDLLA/PDOPA和PDLLA/PDOPA-DFO復(fù)合膜對MC3T3-E1的粘附、增殖和鋪展均具有一定的促進(jìn)作用。對比PDLLA/PDOPA和PDLLA/PDOPA-DFO兩種復(fù)合膜，可以發(fā)現(xiàn)PDLLA/PDOPA更有利于促進(jìn)MC3T3-E1的粘附、增殖和鋪展。對于HUVECs而言，與純的PDLLA膜相比，PDLLA/PDOP