聚電解質(zhì)多層膜實現(xiàn)動態(tài)界面硬度用于原位調(diào)控細胞行為的研究.pdf

1、研究表明，除了表面化學組成和拓撲結(jié)構(gòu)以外，材料的物理機械性能—硬度，對細胞的黏附、增殖、分化、遷移等一系列行為也會產(chǎn)生重大影響。在生物體內(nèi)，細胞所處的微環(huán)境是動態(tài)變化的，其中硬度也會隨之發(fā)生改變。目前基于硬度對細胞行為的材料設計研究集中在水凝膠材料中，且硬度變化以靜態(tài)為主。隨著層層組裝多層膜技術的發(fā)展，制備硬度可控的微納尺寸的層狀組裝多層膜技術也受到越來越多研究者的重視。本課題研究以層狀組裝多層膜技術為基礎，利用二硫鍵的可逆性，構(gòu)建了具

2、有動態(tài)界面硬度的多層膜方法，進一步探索了該動態(tài)硬度界面對細胞行為的影響規(guī)律。
　　首先我們制備了巰基修飾的透明質(zhì)酸(HA-SH)，通過層層組裝技術構(gòu)建聚賴氨酸/透明質(zhì)酸(PLL/HA-SH)n多層膜。石英晶體微天平(QCM)結(jié)果證明HA-SH可以和PLL進行層層組裝構(gòu)建多層膜。共聚焦顯微鏡結(jié)果顯示12雙層多層膜厚度在3.4μm左右，分布均勻。紫外可見吸收光譜(UV-vis)結(jié)果顯示，多層膜中的巰基在氯胺T(CaT)的氧化作用下，9

3、0％的巰基在1min內(nèi)就被氧化成二硫鍵，從而使多層膜得到交聯(lián)。原子力顯微鏡測定的楊氏模量結(jié)果顯示，交聯(lián)后的多層膜的硬度可以由60±7.6 kPa提高到210±10 kPa，在還原劑谷胱甘肽(GSH)的還原作用下，其硬度可以還原到未交聯(lián)的程度。以成纖維細胞3T3為細胞模型的細胞實驗證明，3T3細胞無法粘附在未交聯(lián)的多層膜上，而在交聯(lián)后的多層膜表面可以很好的黏附、增殖。原位對多層膜進行GSH處理，使多層膜解交聯(lián)，10小時后，細胞的形貌會發(fā)生

4、變化:由鋪展狀態(tài)變?yōu)榛乜s狀態(tài)，同時細胞活性也降低將近30％。通過構(gòu)建二硫鍵可逆交聯(lián)的多層膜，我們實現(xiàn)了對材料表面硬度的原位調(diào)節(jié)，進一步實現(xiàn)了對細胞黏附行為的原位調(diào)控。
　　在心血管植入材料表面的內(nèi)皮化過程中，首先內(nèi)皮細胞在材料表面需要快速黏附和增殖。其次，當內(nèi)皮細胞完全覆蓋材料表面后，新生的內(nèi)皮層行使正常的內(nèi)皮功能。研究表明，提高材料表面硬度有利于內(nèi)皮細胞的黏附和增殖，而硬度的降低則能夠促進內(nèi)皮功能。因此，構(gòu)建動態(tài)硬度界面材料，能

5、夠促進內(nèi)皮細胞內(nèi)皮化的過程。我們選用CaT交聯(lián)的PLL/HA-SH多層膜表面作為硬度動態(tài)界面。首先在多層膜上培養(yǎng)內(nèi)皮，形成完整的內(nèi)皮層。隨后在培養(yǎng)基中加入谷胱甘肽(GSH)，原位實現(xiàn)PLL/HA-SH多層膜的解交聯(lián)，降低材料硬度。并深入表征了內(nèi)皮層的形貌、致密性、凝血酶刺激后的形貌變化，一氧化氮分泌量。數(shù)據(jù)顯示，交聯(lián)的(PLL/HA-SH)多層膜能夠促進內(nèi)皮細胞的黏附和增殖，形成內(nèi)皮層。內(nèi)皮層在GSH降解后的多層膜表面，有著更好的致密性