聚吡咯-聚多巴胺納米復(fù)合材料的制備及其與成骨細胞相互作用的研究.pdf

1、近年來，導(dǎo)電高分子納米材料已經(jīng)成為材料制備領(lǐng)域的研究熱點之一。聚吡咯(PPy)作為導(dǎo)電高分子家族的重要成員，是目前研究最多并且最具有應(yīng)用價值的導(dǎo)電高分子之一。相比于其它導(dǎo)電高分子，聚吡咯納米材料不僅具有優(yōu)異的穩(wěn)定性、導(dǎo)電性以及抗腐蝕性，還具有良好的生物相容性，因此廣泛應(yīng)用于金屬種植體涂層、藥物釋放載體、組織工程支架材料等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究。隨著人們對生物醫(yī)學(xué)材料性能需求的不斷提高，深入探索功能性更強、應(yīng)用性更廣的聚吡咯納米復(fù)合材料已經(jīng)成

2、為聚吡咯研究的新趨勢。
　　自從科學(xué)家發(fā)現(xiàn)仿貽貝粘連蛋白的多巴胺分子在堿性有氧水環(huán)境下能夠自聚合，多巴胺已經(jīng)成為表面修飾領(lǐng)域的研究熱點。多巴胺可在包括金屬、金屬氧化物、高聚物甚至超疏水表面等多種材料表面沉積成膜，且該過程不受三維結(jié)構(gòu)限制，顯示出極為巨大的潛在應(yīng)用。雖然聚多巴胺形成機理還不甚清楚，但由于其可以進一步與氨基或巰基發(fā)生加成反應(yīng)，由此可以實現(xiàn)膜表面生物活性分子（多糖、生長因子、蛋白質(zhì)等）的固定，因而被廣泛應(yīng)用于生物材料表面

3、修飾領(lǐng)域。由于高分子納米材料表面易于修飾，因此，人們設(shè)想通過多巴胺實現(xiàn)對聚吡咯納米材料表面進行復(fù)合改性，構(gòu)造出一種新型的聚吡咯/聚多巴胺納米復(fù)合材料。納米形貌的聚吡咯有良好的生物相容性，但其生物活性較低，而聚多巴胺不僅具有生物相容性還有生物活性，此外，目前對聚多巴胺的研究主要針對其普通形貌，納米形貌的聚多巴胺可能具有更好的生物功能。因此聚吡咯與聚多巴胺的復(fù)合作用將是相互的，聚多巴胺的修飾影響聚吡咯表面的生物活性，而聚吡咯的形貌特征同時影

4、響著聚多巴胺的性能，這為該復(fù)合材料的物理化學(xué)性能及其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用帶來了研究價值。
　　隨著社會的發(fā)展，因骨缺損造成的骨移植材料的需求急劇增加，良好的骨移植材料不僅需要具有良好的生物相容性，還要具有骨誘導(dǎo)活性，因此尋找和探索有效的新型骨移植材料具有非常重要的意義。聚吡咯用于骨移植材料的探索已有報道，然而其實際應(yīng)用受生物活性的限制。成骨細胞(MC3T3-E1)是成骨過程非常重要的細胞，植入材料的生物相容性及生物活性直接影成骨細

5、胞的生物學(xué)特征，是植入手術(shù)成敗的關(guān)鍵。由于聚吡咯納米線能夠促進細胞的粘附與增值，而聚多巴胺不僅能夠提高材料的生物相容性，還有助于引導(dǎo)材料表面的礦化，可以預(yù)見聚吡咯納米材料與聚多巴胺的有機結(jié)合將對成骨細胞生物學(xué)特征產(chǎn)生積極的影響。
　　因此，本文主要研究內(nèi)容如下:(1)改變電化學(xué)聚合方式及聚合時間，制備不同形貌及尺寸的聚吡咯納米線，并對其各項物理化學(xué)性能進行分析表征;(2)通過溶液氧化法，在不同的沉積時間下，在聚吡咯納米線表面獲得聚

6、吡咯/聚多巴胺納米復(fù)合材料，并進行各項物理化學(xué)性能的分析表征:(3)探究成骨細胞在聚吡咯/聚多巴胺納米復(fù)合材料表面的粘附、增殖及生物學(xué)合成情況。
　　主要研究結(jié)果如下:(1)采用恒電壓聚合法，在聚合時間為200s時，能夠得到形貌均勻統(tǒng)一的，長徑比較高的聚吡咯納米線。在溶液中氧化聚合5h時，獲得的復(fù)合材料具有均勻的納米線形貌。(2)材料分析結(jié)果顯示，單一聚吡咯納米線表面光滑，直徑在40-60 nm，長度為微米級，長徑比較高。聚多巴胺

7、為排列緊湊的粒子，膜厚度約為20 nm。聚吡咯/聚多巴胺納米復(fù)合材料納米線直徑約為80-100 nm，表面較為粗糙，保持較高的長徑比。電化學(xué)活性測試結(jié)果表明復(fù)合材料具有顯著的氧化還原活性，穩(wěn)定性較高，而且具有防腐性能。經(jīng)聚多巴胺修飾之后，親水性明顯提高，且仍然具有一定的導(dǎo)電性，這一性能拓展了復(fù)合材料在電刺激響應(yīng)性材料方面的應(yīng)用;(3) MTT法表明，該復(fù)合材料有助于細胞的粘附與增值。熒光染色及掃描電子顯微鏡進一步證明了聚吡咯納米線經(jīng)聚多