生物功能表面活性劑和生物功能微球改性聚乳酸表面的研究.pdf

1、本論文針對(duì)組織工程材料聚乳酸(PLA)的生物相容性問題，模擬細(xì)胞膜表面微納米功能微區(qū)分布的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以生物締合表面活性劑為手段，分別設(shè)計(jì)了生物活性分子呈均勻分布以及微米或納米微區(qū)統(tǒng)計(jì)分布的聚乳酸表面，并對(duì)該修飾表面進(jìn)行了軟骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞相容性的測(cè)試。 本文首先以細(xì)胞膜表面“糖質(zhì)衣”阻抗非特異性吸附和特異性協(xié)同作用為啟示，采用含聚乙二醇(PEG)兩親共聚物和膽固醇復(fù)合，通過兩親共聚物的表面自遷移特點(diǎn)，探討在聚乳酸表面構(gòu)建PEG橋

2、聯(lián)憎水性生物分子的新方法。GPC、核磁的表征顯示，采用膽固醇PEG引發(fā)丙交酯開環(huán)聚合制備獲得的兩親共聚物具有分子量可控、分布窄的特點(diǎn)。進(jìn)一步以膽固醇-PEG-PLA兩親共聚物為添加劑，采用表面自組織共混技術(shù)成功制備了膽固醇富集的聚乳酸表面。XPS結(jié)果表明，膽固醇-PEG-PLA可自遷移到聚乳酸表面富集，富集程度隨著PEG鏈的增長(zhǎng)而增大。對(duì)改性表面成骨細(xì)胞培養(yǎng)的研究顯示，膽固醇的存在可以有效促進(jìn)細(xì)胞的粘附與生長(zhǎng)。適當(dāng)鏈長(zhǎng)的橋聯(lián)PEG有助于

3、成骨細(xì)胞的生長(zhǎng)和粘附，其中含15個(gè)EG單元的改性膜片具有最佳的成骨細(xì)胞相容性。該研究為在生物材料表面引入憎水性生物活性分子，研究憎水性生物活性分子對(duì)細(xì)胞行為的影響提供了一種新的方法。 其次本文以模擬細(xì)胞膜表面微米級(jí)功能微區(qū)分布的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)，通過生物締合表面活性劑穩(wěn)定的生物功能微球在聚乳酸表面的復(fù)合，設(shè)計(jì)具有微米級(jí)功能微區(qū)統(tǒng)計(jì)分布的聚乳酸表面。本文通過磺酰氯活化法在表面活性劑PEO-PPO-PEO末端固定了氨基酸或RGD等短

4、肽片段，紫外、紅外、核磁證明了該生物締合表面活性劑的成功制備。以該表面活性劑為乳化劑通過水包油的方法制備了微米級(jí)聚乳酸功能微球，掃描電鏡及激光共聚焦顯微鏡顯示該微球具有良好的粒徑分布，尺寸為2～5μm，生物活性分子穩(wěn)定的附著在微球表面。 以旋涂的方式在聚乳酸表面有效分散了微球，并通過加熱的方式實(shí)現(xiàn)了微球與表面的穩(wěn)定結(jié)合，構(gòu)建了具有功能微區(qū)統(tǒng)計(jì)分布的表面。細(xì)胞培養(yǎng)顯示，功能微區(qū)對(duì)細(xì)胞粘附具有誘導(dǎo)作用，細(xì)胞傾向于粘附在功能微區(qū)區(qū)域。

5、通過調(diào)節(jié)所帶生物活性分子種類可以調(diào)節(jié)細(xì)胞行為。堿性氨基酸(arg-plu、lys-plu)和RGD(RGD-plu)功能微區(qū)分布的表面具有較好的細(xì)胞相容性，尤其以RGD表面的細(xì)胞相容性最優(yōu)。且細(xì)胞行為與功能微區(qū)的分布密度有關(guān)，高功能微區(qū)分布密度表面相比低功能微區(qū)分布表面對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)的促進(jìn)作用較為明顯。 研究同時(shí)通過選擇帶電荷表面活性劑制備了微米級(jí)帶電荷微球，復(fù)合聚乳酸微球得到了具有電荷微區(qū)分布的表面。細(xì)胞培養(yǎng)的結(jié)果顯示，電荷對(duì)細(xì)胞

6、生長(zhǎng)有一定的影響，正電荷表面相比負(fù)電荷表面和中性表面有較好的細(xì)胞相容性。并且細(xì)胞行為與電荷密度有密切關(guān)系，適當(dāng)?shù)恼姾擅芏饶艽龠M(jìn)細(xì)胞的粘附與生長(zhǎng)，但過高的電荷分布密度則對(duì)細(xì)胞粘附與生長(zhǎng)不利。 最后本文以模擬細(xì)胞膜表面納米功能微區(qū)分布的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為出發(fā)點(diǎn)，通過功能納米微球的靜電自組裝構(gòu)建了納米功能微區(qū)統(tǒng)計(jì)分布的聚乳酸表面。研究通過調(diào)控組裝溶液的鹽濃度，在聚乳酸表面組裝得到了具有不同生物相容性的聚賴氨酸和海藻酸鈉多層膜，在低鹽濃度組裝

7、條件下得到了生物活性的多層膜，在高鹽濃度組裝條件下則得到了生物惰性的多層膜。穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果顯示生物惰性多層膜在37℃的磷酸緩沖液中浸泡三天仍能保持良好的細(xì)胞惰性。以天然大分子明膠為表面活性劑，制備了具有良好粒徑分布的納米聚乳酸微球，尺寸在20～30nm。以生物惰性多層膜改性的聚乳酸為基底，通過靜電自組裝的方法在表面組裝了納米微球，并通過組裝時(shí)間的調(diào)控得到了具有不同分布密度的納米微球化表面。細(xì)胞培養(yǎng)的結(jié)果顯示細(xì)胞行為可以通過表面微球密度進(jìn)