通過紫外輻照調(diào)控TiO2表面吸附蛋白生物活性的研究.pdf

1、蛋白質(zhì)是生物體的基本組成物質(zhì)，在介入性器械進入生物體發(fā)生短暫的水分子和離子吸附后就會發(fā)生蛋白的吸附。植入器械表面吸附蛋白的種類、數(shù)量、活性對于隨之發(fā)生的細胞粘附、免疫應(yīng)答、組織修復(fù)等諸多生理/病理行為起著至關(guān)重要的作用。在現(xiàn)有研究中，研究者們通過改變材料表面親疏水性、電荷性、表面張力以及極性等物理化學(xué)性質(zhì)調(diào)控吸附蛋白的組成、結(jié)構(gòu)與細胞粘附活性，進而調(diào)控材料的細胞粘附行為與組織相容性。其中，抑制材料表面吸附蛋白的活性，在抗菌，抗凝、細胞收

2、割等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用;促進材料表面吸附蛋白的活性，則適用于在骨修復(fù)、血管內(nèi)膜修復(fù)等領(lǐng)域;而在材料表面圖形化提升或降低蛋白活性，則在可制備細胞微圖形，為發(fā)展生物芯片技術(shù)提供支持。因此，尋找一種響應(yīng)型材料，能夠根據(jù)需求抑制或促進吸附于該材料上蛋白的活性，將具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　本論文發(fā)現(xiàn)銳鈦礦晶型TiO2是一種以紫外光與水為開關(guān)的響應(yīng)型材料，能夠響應(yīng)紫外與水環(huán)境的改變，抑制或促進其表面吸附蛋白的活性。本論文的主要的研究結(jié)果如下:

3、
　　首先我們發(fā)現(xiàn)利用含水環(huán)境中進行濕法紫外輻照(UV(W))處理預(yù)吸附蛋白的TiO2表面，可以抑制細胞的粘附，獲得細胞微圖形。該抑制能力與TiO2晶型相關(guān)，銳鈦礦晶型TiO2具有最強的抑制作用。進一步研究發(fā)現(xiàn)，由UV(W)引發(fā)的抑制作用適用于預(yù)吸附BSA、FGN、COL三種蛋白的TiO2表面，亦適用于低蛋白預(yù)吸附濃度、混合蛋白預(yù)吸附、單層蛋白預(yù)吸附等多種情況，具有廣泛的適用性。其中利用濕UV(W)處理具有單層FGN吸附層的TiO

4、2后，抑制了后繼蛋白(COL)與粘附性分子（Dopamine）的吸附，說明由UV(W)處理抑制了TiO2表面預(yù)吸附蛋白的活性。接下來，我們研究了紫外輻照時間對UV(W)處理效果的影響，發(fā)現(xiàn)1-2h紫外輻照可以獲得良好的抑制細胞粘附的能力。此外我們還發(fā)現(xiàn)，當紫外輻照時間延長到4h后，樣品表面部分區(qū)域出現(xiàn)了紫外輻照促進細胞粘附的現(xiàn)象。隨著研究的深入，我們發(fā)現(xiàn)上述促進現(xiàn)象是由于長時間紫外輻照導(dǎo)致水分揮發(fā)干燥所導(dǎo)致的。由此我們發(fā)現(xiàn)，在干燥環(huán)境中

5、進行干法紫外輻照(UV(D))處理預(yù)吸附蛋白的銳鈦礦TiO2表面，可以促進細胞的粘附，獲得細胞微圖形。接下來，我們對UV(W)與UV(D)處理后，TiO2表面預(yù)吸附蛋白的結(jié)構(gòu)與物理化學(xué)性質(zhì)進行了研究，發(fā)現(xiàn)UV(W)/UV(D)分別降低/提高了預(yù)吸附蛋白的α-helix含量，這可能是UV(W)與UV(D)處理調(diào)控TiO2表面預(yù)吸附蛋白生物活性的原因。
　　接下來，我們對預(yù)吸附BSA、FGN的TiO2(TiO2@BSA、TiO2@FG

6、N)進行了UV(W)與UV(D)處理。發(fā)現(xiàn)血小板粘附行為與細胞粘附行為十分不同。在吸附有TiO2@BSA表面，UV(W)/UV(D)分別促進/抑制了TiO2@BSA上血小板的粘附，血小板粘附行為與細胞粘附行為相反。而在吸附有FGN的TiO2表面上，UV(W)/UV(D)均會抑制 TiO2@FGN上血小板的粘附，其中UV(D)具有較UV(W)更好的抗凝血性。
　　最后，我們對經(jīng)UV(W)處理的TiO2@BSA、TiO2@FGN、Ti