生物相容性梳狀共聚物的溶液自組裝及表面修飾的研究.pdf

1、本文以聚氧乙烯非線形聚合物的溶液自組裝和表面性質(zhì)的研究為中心,研究了聚氧乙烯.嵌段.聚甲基丙烯酸十八酯(PEG-b-PSMA)和梳狀聚氧乙烯(CPEG)在選擇性溶劑水中的溶液中的自組裝行為,并探索了梳狀聚氧乙烯在材料生物相容性表面設(shè)計中的應(yīng)用. 首先利用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)的方法合成了側(cè)鏈?zhǔn)杷氖釥罹酆衔颬EG-b-PSMA.DSC和XRD顯示PEG-b-PSMA側(cè)鏈結(jié)晶且為αH的空間結(jié)構(gòu).通過透析的方法制備了PEG-

2、b-PSMA的水相超分子自組裝體.由熒光光譜確定了PEG-b-PSMA在水中的臨界聚集濃度為3.03x10<-4>g/L TEM顯示PEG-b-PSMA在水中能形成中空的囊泡聚集體,SEM和激光粒徑分析的結(jié)果表明自組裝體中以囊泡為主,且囊泡尺寸分布窄.DSC的結(jié)果證實PEG-b-PSMA在水中形成囊泡的膜具有顯著的十八烷基結(jié)晶峰.側(cè)鏈結(jié)晶性使得PEG-b-PSMA在較低的濃度下發(fā)生聚集,形成熱力學(xué)更為穩(wěn)定、尺寸均一的囊泡. 采用

3、.ATRP由聚氧乙烯大單體合成了側(cè)鏈親水的端羥基梳狀聚氧乙烯.將端羥基梳狀聚氧乙烯直接溶于水制備了梳狀聚氧乙烯的超分子自組裝體.H-NMR.和熒光光譜的結(jié)果證實當(dāng)濃度高于5.76x10<,-3>g/L,梳狀聚氧乙烯在水中開始聚集形成膠束.當(dāng)濃度低于1.13×10'2g/L時TTEM的結(jié)果顯示溶液中只存在膠束.而當(dāng)濃度高于1.13×10<'2>g/L時,TEM,SEM和AFM證實梳狀聚氧乙烯在水中自發(fā)形成以中空的囊泡為主的聚集體.高親水的

4、梳狀聚氧乙烯形成囊泡與非對稱的梳狀結(jié)構(gòu)和高密度的側(cè)鏈密切相關(guān). 利用梳狀聚氧乙烯側(cè)鏈的端羥基合成了膽固醇衍生物CPEG-g-cholesterol.熒光光譜顯示CPEG-g-cholesterol在水中自發(fā)聚集,臨界膠束濃度為2.07×10<'-3>g/L低于梳狀聚氧乙烯的臨界膠束濃度.TEM和SEM的結(jié)果證實CPEG-g-cholesterol在水中亦能形成中空的囊泡,但是在TEM下疏水基膽固醇的末端修飾使囊泡形成與梳狀聚氧乙

5、烯的囊泡明顯不同的褶皺形貌,而且囊泡膜厚增加.CPEG-g-cholesterol中接枝了疏水且剛性基團膽固醇并沒有影響囊泡的形成,這證實了梳狀聚合物的高密度側(cè)鏈結(jié)構(gòu)對囊泡形成的重要性. 利用二乙烯基砜對聚集體中梳狀聚氧乙烯側(cè)鏈末端的羥基進行交聯(lián),XPS和激光粒徑分析儀證實了交聯(lián)的發(fā)生.TEM顯示未破壞聚集體的形貌,交聯(lián)只發(fā)生在聚集體的內(nèi)部.交聯(lián)后自組裝體的平均尺寸變小,分散度降低.當(dāng)疏水的阿霉素加入到梳狀聚氧乙烯的溶液中時,T

6、EM圖中未發(fā)現(xiàn)囊泡聚集體.而當(dāng)交聯(lián)之后,TEM圖中觀察到囊泡聚集體,且阿霉素在囊泡壁上富集.這一方面證實交聯(lián)提高了囊泡的穩(wěn)定性,另一方面再次證實了梳狀聚氧乙烯在水中形成了中空的囊泡聚集體,以及表明疏水介質(zhì)的加入影響聚集體的形貌. 梳狀聚氧乙烯有著高密度的聚氧乙烯側(cè)鏈和端羥基,比線形聚氧乙烯具有更高的空間排斥特性,可以接枝更高密度的末端功能分子,因此能夠構(gòu)建比線形聚氧乙烯修飾表面性能更優(yōu)的生物相容性表面. 梳狀聚氧乙烯側(cè)鏈

7、的端羥基轉(zhuǎn)化為醛基修飾PEI胺解的PET 膜,殘余的醛基用于賴氨酸功能化.XPS 證實 PET-CPEG-lysine表面且比PET-LPEG10K-lysine 表面有高的聚氧乙烯和L-lysine含量.體外血小板黏附實驗表明梳狀聚氧乙烯表面比線形聚氧乙烯表面更能阻抗血小板的黏附,有更好的血液相容性.細胞培養(yǎng)結(jié)果顯示梳狀聚氧乙烯表面比線形聚氧乙烯表面更能排斥細胞黏附,有更低的細胞增殖率,細胞活性和鋪展,而PET-CPEG-g-lysi

8、ne表面則比PET-LPEG-g-lysine表面更能促進細胞黏附、增殖和鋪展,細胞活性更高. 梳狀聚氧乙烯涂層于聚酯膜表面經(jīng)干燥形成凝膠涂層,表面接觸角,重量分析和表面形貌證實梳狀聚氧乙烯凝膠涂層比線形聚氧乙烯涂層有更好的穩(wěn)定性.梳狀聚氧乙烯凝膠涂層的 FT-IR 表明涂層內(nèi)部形成分子鏈內(nèi)的氫鍵.梳狀聚氧乙烯凝膠涂層表面比未修飾聚酯表面更能阻抗血小板黏附,因此具有良好的血液相容性.同時,梳狀聚氧乙烯凝膠涂層能夠裝載、緩釋水溶性