蛋白质在材料表面的吸附是自然界存在的一种非常普遍但又十分复杂的现象。生物功能材料表面所吸附蛋白质的种类及其数量将直接影响其与生命体的生物相容和功能诱导。不同的应用领域对材料表面蛋白质吸附的要求各不相同。研究蛋白质与生物材料表面的相互作用并最终实现控制蛋白质在材料表面的吸附,具有重要的基础研究和实际应用价值。环境敏感性表面能够响应外部环境条件的变化,其表面性质具有“开关性”和“可逆性”的特点。近年来,环境敏感性表面己被广泛应用于组织工程、生物分子分离、细胞培养、药物控制释放等诸多生物医用领域中。　　 本论文的主要工作是构建环境敏感性高分子修饰的功能材料表面,系统研究蛋白质与该功能材料表面的相互作用。具体研究内容如下:　　 首先,制备了温度敏感性聚合物聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)改性表面并系统研究了该表面在不同温度下与多种蛋白质(特别是血浆蛋白质)之间的相互作用。采用表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)的方法制备了具有不同接枝层厚度的PNIPAAm改性表面(Si-PNIPAAm)。通过X射线光电子能谱(XPS)、椭圆偏振仪、原子力显微镜(AFM)、接触角仪对改性表面的性质进行表征。选择人血清白蛋白(HSA)、纤维蛋白原(Fg)和溶菌酶(Lys)作为模型蛋白质,通过同位素标记法考察了不同温度下改性表面对蛋白质的吸附情况。结果表明:接枝层厚度是影响Si-PNIPAAm表面与蛋白质相互作用的重要因素之一。当PNIPAAm层厚度较低时,温度对改性表面吸附蛋白质的影响并不明显,此时表面能够较好地排斥非特异性蛋白质的吸附。当PNIPAAm层厚度较高时,温度变化会明显改变改性表面的蛋白质吸附量。此外,Si-PNIPAAm表面对尺寸不同的蛋白质的吸附具有不同的温度响应性。最后,我们进一步研究Si-PNIPAAm表面与血浆蛋白质之间的相互作用。首先选择在凝血过程起重要作用的Fg作为模型蛋白质,分别考察Si-PNIPAAm表面在单一蛋白质溶液以及血浆中对Fg的吸附情况以及血浆浓度对Fg吸附的影响。而后,采用蛋白质免疫印迹测试进一步考察Si-PNIPAAm表面对血浆中常见蛋白质、特别是与凝血过程相关的重要蛋白质的吸附情况。结果表明:PNIPAAm作为一种常见的温敏性聚合物,同时也具有了良好的排斥绝大多数血浆蛋白质非特异性吸附的能力和潜在的较好的血液相容性。　　 而后,制备了含PNIPAAm链段的嵌段共聚物改性表面,并研究了表面与蛋白质和细胞之间的相互作用。选择单晶硅和玻璃作为模型基材,首先通过SI-ATRP接枝PNIPAAm,而后再次引发ATRP嵌段聚合得到第二链段聚苯乙烯(PS)。由于PNIPAAm和PS之间亲水性的差异以及PNIPAAm自身的温敏性,改性后的表面(Si-PNIPAAm-b-PS或Glass-PNIPAAm-b-PS)的浸润性同时具有溶剂响应性和温度响应性。与PNIPAAm改性表面相比,PNIPAAm-b-PS改性表面的蛋白质的吸附量并没有明显的增加。此外,PS链段的引入在不影响表面温敏性调控细胞黏附／脱附的条件下,能够有效提高PNIPAAm改性表面在温度高于其LCST时对细胞的黏附能力。本实验结果可以为开发新型的PNIPAAm基细胞培养表面提供了设计思路。　　 最后,制备了具有纳米级粗糙结构的基材——硅纳米线阵列(SiNWAs)并对其修饰了两种不同的环境敏感性聚合物,进一步研究二者的协同效应对改性表面性质以及与蛋白质相互作用的影响。首先通过化学腐蚀法得到SiNWAs,并通过控制反应条件对纳米线的长度和直径进行优化。然后采用SI-ATRP在其表面接枝PNIPAAm和pH敏感性聚合物聚甲基丙烯酸(PMAA)。最后考察了不同条件下表面的浸润性及对蛋白质的吸附情况。结果表明:纳米级粗糙度的引入明显增强了PNIPAAm改性表面的浸润性温度响应性:当温度从室温升高到37℃时,平整Si-PNIPAAm表面的接触角差值为～17°,而SiNWAs-PNIPAAm表面的接触角差值增大到～110°。此外,在测试温度范围内(23—37℃),SiNWAs-PNIPAAm表面均表现出优异的阻抗非特异性蛋白质吸附的性质,与未改性的SiNWAs表面相比,三种模型蛋白质(HSA,Fg,Lys)的吸附量均下降了>99％。另一方面,在测试pH范围内(4-9),SiNWAs-PMAA表面均表现为超亲水和超疏油(在水相中)的性质,即浸润性的pH响应性消失。但同时SiNWAs-PMAA表面具有了明显的蛋白质吸附pH响应性。对于模型蛋白质Fg和Lys,在pH=4时的吸附量要远远高于其在pH=9时的吸附量。此外,可以通过升高pH值使得在低pH下吸附的蛋白质得到释放。因此,该表面将在蛋白质分离和控制释放领域具有潜在的应用。　　 总之,本论文以环境敏感性聚合物改性表面为基础,试图利用其响应性的表面性质变化对蛋白质的吸附／解吸附进行调控。通过控制材料组成、基材特性和反应条件,设计合成具有不同物理化学性质的环境敏感性表面。采用多种分析表征手段系统研究了分子链性质、嵌段单体特点、表面粗糙度等因素对蛋白质吸附的影响,并通过分析总结得到了一些规律。通过对反应条件的优化和制备工艺的改进,获得一些具有潜在应用价值的环境敏感性表面。本论文的工作能够为设计新型生物材料,实现蛋白质在材料表面吸附／解吸附的控制提供实验依据和理论指导。