磺化殼聚糖改性硅基材制備生物功能材料.pdf

1、磺化多糖或多糖硫酸酯化物質(zhì)廣泛存在于生物體內(nèi),它們擔(dān)負(fù)著細(xì)胞與組織結(jié)構(gòu)組成以及細(xì)胞生長和血液抗凝狀態(tài)調(diào)節(jié)的功能。人體中的磺化多糖主要包括肝素和類肝素等物質(zhì),其中,肝素的作用最為顯著。研究表明,肝素生物學(xué)活性的實(shí)現(xiàn)是由其特異的蛋白質(zhì)結(jié)合活性造成的。肝素可以和抗凝血酶、生長因子以及溶菌酶等產(chǎn)生較強(qiáng)的相互作用,并進(jìn)而影響這些蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能,因此肝素在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用價值。然而,肝素結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且不同來源的肝素生物活性存在較大的差異

2、,研究表明利用結(jié)構(gòu)簡單的殼聚糖,通過定位磺化修飾作用制備類肝素衍生物可以達(dá)到類似肝素的多種穩(wěn)定的生物活性和功能,如抗氧化、抗病毒、抗腫瘤、抗凝血、抗細(xì)菌等,它們在生物醫(yī)藥等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。
　　通過表面接枝的手段將定位磺化殼聚糖修飾到材料表面,可賦予材料獨(dú)特的生物活性和功能。由于3,6-O-磺化殼聚糖(36S)和6-O-磺化殼聚糖(6S)對溶菌酶具有良好的特異性結(jié)合能力,因此,我們提出將36S和6S接枝到硅基材表面,通過它們

3、特殊的生物學(xué)活性,制備具有獨(dú)特性質(zhì)的生物功能材料。具體內(nèi)容如下:
　　1.利用氯磺酸途徑合成制備定位磺化殼聚糖,選取對硝基苯酚氯甲酯(NPC)方法將其接枝到材料表面,通過調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值、磺化殼聚糖溶液的濃度以及反應(yīng)時間和溫度,研究了材料表面的浸潤性及表面電荷的狀態(tài)。結(jié)果表明,在磷酸鹽緩沖液(PB,pH=5.7)中,磺化殼聚糖溶液濃度為1.0 mg/ml時,30℃反應(yīng)24 h可得到改性效果較好的硅基材表面。
　　2.通過

4、NPC的方法,成功在Si表面接枝修飾36S,制備了一種可重復(fù)利用的抗菌材料。該表面由于 Si-36S對溶菌酶(Lyz)的特異性結(jié)合作用,且保持 Lyz的水解活性,因此可實(shí)現(xiàn)高效的抗菌作用。同時,在高濃度鹽溶液的處理下,Si-36S與Lyz復(fù)合物可發(fā)生解離,因此,通過4.0 M NaCl溶液清洗能使材料表面活性再生,達(dá)到其抗菌性能的可循環(huán)性。
　　3.通過氫氟酸化學(xué)腐蝕的方法在Si片表面制備具有納米線簇的硅納米線陣列(SiNWAs)

5、表面,再在其表面接枝修飾定位磺化殼聚糖6S,制備了一種具有多種功能的生物材料。即首先納米材料比表面積大,增加了表面對Lyz蛋白的結(jié)合量及活性,大大的提高了材料的抗菌性能;其次這種改性材料具有良好的生物相容性,不論是L929細(xì)胞還是Hela細(xì)胞,都能很好地在其表面黏附和生長;另外,利用SiNWAs的物理穿刺效應(yīng)及6S與DNA-PEI復(fù)合物的結(jié)合性質(zhì),達(dá)到對基因的高效負(fù)載和釋放,提高了細(xì)胞(Hela、stem cell)的基因轉(zhuǎn)染效率。