聚合物化學(xué)性質(zhì)和表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對內(nèi)皮細(xì)胞黏附的影響.pdf

1、生物相容性是生物材料區(qū)別于其它材料的重要性質(zhì)，它取決于材料與生物系統(tǒng)的相互作用。當(dāng)生物材料應(yīng)用于生物體內(nèi)時，蛋白質(zhì)就首先在材料的表面上發(fā)生吸附，隨后細(xì)胞膜上的整聯(lián)蛋白等受體會與材料表面吸附的蛋白質(zhì)發(fā)生相互作用，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞在材料表面的黏附與繁殖等行為。材料化學(xué)性質(zhì)和表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是影響材料表面蛋白質(zhì)吸附和細(xì)胞黏附、遷移、繁殖、分泌和基因表達(dá)等行為的兩個重要影響因素。因此，研究材料化學(xué)性質(zhì)和表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對蛋白質(zhì)吸附和細(xì)胞黏附的影響對于生物材料的

2、設(shè)計(jì)有著重要的指導(dǎo)意義。
　　 血管內(nèi)皮細(xì)胞存在于整個循環(huán)系統(tǒng)中，是組成血管的主要細(xì)胞類型之一。由于內(nèi)皮細(xì)胞具有能夠控制血管的收縮與舒張、調(diào)節(jié)血液的凝結(jié)、調(diào)節(jié)平滑肌和控制白細(xì)胞進(jìn)出血管壁等功能，因此材料表面上內(nèi)皮細(xì)胞黏附與繁殖的研究受到了廣泛的關(guān)注。在本論文工作中，系統(tǒng)研究了聚合物材料化學(xué)性質(zhì)和表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對血漿蛋白質(zhì)吸附及血管內(nèi)皮細(xì)胞黏附的影響，并嘗試在模型基材表面修飾不同化學(xué)性質(zhì)的聚合物的方式來構(gòu)筑血管內(nèi)皮細(xì)胞選擇性黏附表面

3、。其主要內(nèi)容如下:
　　 1.在聚合物化學(xué)性質(zhì)對血漿蛋白質(zhì)吸附和內(nèi)皮細(xì)胞黏附影響的研究中，選用了3-羥基丁酸和3-羥基己酸的共聚酯（PHBHHx）和聚氨酯(PU)兩種化學(xué)性質(zhì)不同的聚合物材料，并制備了PHBHHx和PU的平整表面。首先通過同位素標(biāo)記蛋白吸附實(shí)驗(yàn)研究了在緩沖液中單一蛋白質(zhì)的吸附和在血漿中蛋白質(zhì)的競爭吸附，結(jié)果表明單一蛋白質(zhì)在PHBHHx和PU表面的吸附基本相同，而在不同濃度的血漿中，雖然PHBHHx和PU表面上纖維

4、蛋白原（Fg）吸附量的變化十分相近，但是人血清白蛋白(HSA)在兩種材料表面的吸附情況卻不相同，這表明PHBHHx和PU兩種材料的化學(xué)性質(zhì)能對蛋白質(zhì)的競爭吸附產(chǎn)生影響。
　　 蛋白免疫印跡及酶聯(lián)免疫吸附測試(ELISA)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，多數(shù)血漿蛋白在PHBHHx和PU表面的吸附情況相近，但是相比于PU，PHBHHx更易吸附凝血相關(guān)蛋白（凝血因子XI和凝血酶原）和因子B，而抗凝血相關(guān)蛋白(蛋白S)卻吸附較少。所以相比于PU，PHB

5、HHx的化學(xué)性質(zhì)更易促進(jìn)血液的凝結(jié)和引起炎癥反應(yīng)，具有作為創(chuàng)傷修復(fù)和止血材料的潛在應(yīng)用，這表明蛋白質(zhì)在材料表面吸附的結(jié)果會最終影響到材料的生物學(xué)性能。
　　 細(xì)胞黏附相關(guān)蛋白質(zhì)（纖連蛋白和玻連蛋白）在PHBHHx和PU表面吸附量相近，且PHBHHx與PU一樣利于內(nèi)皮細(xì)胞的黏附。這表明化學(xué)性質(zhì)不同的材料表面上，細(xì)胞黏附相關(guān)蛋白質(zhì)的吸附相近時，內(nèi)皮細(xì)胞黏附的情況也相近，說明細(xì)胞黏附相關(guān)蛋白質(zhì)吸附在內(nèi)皮細(xì)胞的黏附過程中起到重要的作用。

6、本章的研究為深入認(rèn)識并充分發(fā)揮PHBHHx和PU的生物學(xué)性能提供理論指導(dǎo)，具有實(shí)際應(yīng)用價值。
　　 2.在聚合物表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對蛋白質(zhì)吸附和內(nèi)皮細(xì)胞黏附影響的研究中，我們以天然荷葉表面為模板，通過復(fù)制模塑的方法制備了PU、PU共混pluronic(PU/P)和PHBHHx三種不同化學(xué)性質(zhì)的仿生荷葉表面。表面浸潤性分析發(fā)現(xiàn)微米級仿生荷葉拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的引入能夠顯著改變材料表面的浸潤性，大大提高PU和PHBHHx表面的疏水性和PU/P表面的

7、親水性。蛋白質(zhì)吸附實(shí)驗(yàn)表明材料化學(xué)性質(zhì)和表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能夠影響蛋白質(zhì)的吸附，且在它們的協(xié)同作用下，使得材料表面具有更加良好的排斥非特異性蛋白質(zhì)吸附的能力。
　　 細(xì)胞實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞在仿生荷葉表面上的生長繁殖均受到一定程度的抑制。雖然仿生荷葉表面細(xì)胞外基質(zhì)蛋白質(zhì)（纖連蛋白和玻連蛋白）吸附量較平面高，但較高的蛋白質(zhì)吸附并沒有促進(jìn)細(xì)胞的黏附與繁殖，這充分表明細(xì)胞在其繁殖的過程中主要受到仿生荷葉拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的影響。相比于

8、成纖維細(xì)胞，仿生荷葉拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更易限制內(nèi)皮細(xì)胞的繁殖。本章為進(jìn)一步深入認(rèn)識蛋白質(zhì)、細(xì)胞和材料表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之間的相互作用關(guān)系提供理論指導(dǎo)，具有潛在的應(yīng)用前景。
　　 3.在內(nèi)皮細(xì)胞選擇性黏附表面的研究中，通過表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(SI-ATRP)的方法在硅片表面接枝了甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯和甲基丙烯酸縮水甘油酯的嵌段共聚物刷（POEGMA-b-PGMA），利用PGMA鏈段中的活性環(huán)氧基團(tuán)開環(huán)的方式將內(nèi)皮細(xì)胞特異性多肽GREDV