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可降解生物材料—聚己内酯由于其良好的生物相容性、可降解性及降解产物无毒性、良好的机械力学性能,在组织工程细胞培养支架、药物缓释等生物医学领域有广泛的应用前景。然而,聚己内酯的疏水性表面性质限制了其在生物领域的应用。本论文旨在改善聚己内酯的表面性质,提高其表面亲水性、细胞亲合性和抗凝血功能,以满足生物医学领域的应用要求。主要工作内容包括几点:
1.在聚己内酯表面引入聚阳离子电解质聚丙烯胺(PolyallylamineHydrochloride,PAH),再通过Layer-by-Layer的方法将天然大分子透明质酸和壳聚糖复合到聚己内酯的表面。与通过氨解的方法相比,聚丙烯胺氯化物的引入不会打断聚己内酯的分子链,因此,不会导致聚己内酯分子量的降解以及机械强度的降低。
2.对经过透明质酸和壳聚糖复合的聚己内酯进行了衰减全反射红外测试、表面接触角测试,蛋白质吸附实验和表面凝血试验。红外测试的结果证实了透明质酸和壳聚糖可以有效地自组装到聚己内酯表面;接触角测试的结果表明我们所采用的表面自组装方法可以有效的改善聚己内酯的表面亲水性,材料的表面接触角随着表面天然高分子自组装层数的增加而下降,对于PCL(PAH/HA)n体系,表面接触角可以从纯PCL的85度下降到45度左右,对于PCL(HA/CS)n体系,表面接触角可以下降到55度左右。蛋白质吸附实验表明带正电荷的壳聚糖促进蛋白质的吸附,而透明质酸对减少蛋白质的吸附有促进作用。改性聚己内酯膜表面的蛋白质吸附是由壳聚糖和透明质酸共同作用的结果。材料表面抗凝血试验的结果表明,无论是HA还是CS改性的PCL样品都具有一定的促凝血作用。
3.通过同样的Layer-by-Layer方法将肝素和壳聚糖复合到聚己内酯表面,得到了PCL(HS/CS)n体系改性聚己内酯膜,并进行了衰减全反射红外、接触角测试、蛋白质吸附以及抗凝血性和内皮细胞亲和性实验。红外测试的结果证实了表面自组装改性方法的有效性。接触角测试的结果表明:肝素和壳聚糖复合体系对改善聚己内酯表面亲水性更为明显,其表面接水触角随着复合层数的增加而下降,可以从纯PCL的85度最终下降到30度左右。猪动脉内皮细胞亲合性实验表明,与未改性的聚己内酯相比,改性后的聚己内酯的细胞亲合性得到提高,内皮细胞可以在改性后的聚己内酯膜上有效的吸附、增殖和分化。其中表面自组装10层天然大分子聚电解质复合物的样品内皮细胞增值率最高。用新鲜抗凝人血进行的材料血液相容性实验结果表明:肝素的引入可以大幅改善聚己内酯的抗凝血性。
4.最后,本文尝试从改变聚己内酯的分子结构来改善其表面性能。并进行了初步探索。通过阳离子聚合的方法合成了聚己内酯—环氧氯丙烷的共聚物,从而在聚己内酯主链上引入一个活性的氯基团,为下一步引入功能性基团创造了条件。与其它引入活性基团的方法相比,此路线更为简便、快速。