生物启发式纳米涂层的构建及生物相容性研究
1 绪 论 1
1.1 研究背景 1
1.2 血管支架手术 1
1.3 细胞相容性与血液相容性 2
1.3.1 细胞相容性 2
1.3.2 血液相容性 2
1.4 多巴胺涂层 2
1.5 纤连蛋白、肝素与SDF-1 3
1.5.1 纤连蛋白 3
1.5.2 肝素 3
1.5.3 基质细胞衍生因子(SDF-1) 3
1.6 生物启发式纳米涂层的构建 4
1.7 该课题研究的意义 5
1.8 研究的内容和技术路线 5
2 实验部分 6
2.1 实验仪器 7
2.2 实验材料与试剂 7
2.3 实验试剂配置 7
2.4 实验内容 8
2.4.1 纳米颗粒的制备 8
2.4.2 纳米颗粒在材料表面的固定 8
2.5 纳米颗粒的表征结果与分析 8
2.5.1 激光粒度分析仪 8
2.5.2 红外光谱检测 9
2.5.3 表面生物分子定量表征 10
2.5.4 水接触角 12
2.5.5 阿尔新蓝染色 13
3 材料表面生物相容性评价 13
3.1 血液相容性评价 13
3.1.1 血小板粘附实验 13
3.1.2 血小板粘附实验结果 143.2 细胞相容性评价方法 14
3.2.1 内皮细胞的种植与检测 14
3.2.2 细胞相容性结果与分析 15< *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ¥351916072¥
br /> 结 论 17
致 谢 18
参 考 文 献 19
1 绪 论
1.1 研究背景
虽然社会在不断的发展,我们的医疗水平也随之发展,但是在世界上,死于心血管疾病的人仍然很多。冠心病是心血管疾病中见得最多一种,患者的身体健康一直被威胁着。冠心病对患者的身体危害很大,发病开始是从胸腔中央产生一种痛不欲生的疼痛,随后迅速扩展到脖子、下巴、手臂、后背和肚子,还有一些人会出现头晕、喘气急促、出冷汗、想吐、打寒战等状况,更严重一点的人就也许会有心绞痛和心肌梗死,还有由于心肌供血不足产生的各种这样心率的失常以及心脏扩大和心力交接。甚至还会发生最严重的心律失常-心室的颤动,在医学上就被称为猝死,也就是我们常说的突然死亡。冠心病对人类的威胁不仅仅体现在这些方面,还体现在它出现在很多人身上并且死亡的可能性也很高,更严重的是这种情况还每年增长中。中国的相关机构报道因心脑血管意外死亡占总死亡的50%以上[1]。近年来,老年冠心病患者的数量呈上升趋势,老年冠心病患者预后不良,对其生活质量造成严重影响[2]。在临床中,动脉粥状硬化一般采用冠状动脉血管支架介入治疗和动脉搭桥[3]。
1.2 血管支架手术
血管支架依照材质分为金属钽、镁合金,还有有机高分子材料等。金属支架用于治疗后,虽取得不错的效果,但却容易形成血栓,再狭窄率高,损伤血管壁等等。为了解决上述问题,现在已经开发出覆膜支架及生物材料支架等。理想的金属血管支架应与血管功能的修复时间一致,镁基合金和铁基合金可降解,且具有较好的血管支撑力,有效地减少支架再狭窄。
皮冠状动脉在上世纪90年代第一次出现在手术台上,医生使用介入治疗器材对患者心脏血管进行的一种创伤小的手术治疗,所以不要开胸减少手术风险是介入治疗的特色之一,但是PTCA术后却有30%~50%的再狭窄现象。支架内再狭窄的发生率为20%~30%,时间进程与PTCA后再狭窄相似,峰发生率仍在6个月[4]。从总体来看,我国PTCA的并发症发生率与国外文献报告相近似,但病死率却高于国外报道[5]。因此现在就要发现一种与血管底层膜的结构相似却还有不同于它的生物功能的纳米涂层,用于心血管材料表面改性研究,是血管支架介入治疗的发展趋势和未来目标。
此外,药物洗脱支架的药物和聚合物造成血管内皮损伤修复延迟等不良反应,导致再狭窄和晚期获得性不完全贴壁,这是导致晚期支架血栓形成的主要原因[6],众所周知,血栓形成的后果十分严重,会发生再次堵塞甚至导致急性心肌梗死,而且术后的药物保养还需要耗费大量的钱财。
1.3 细胞相容性与血液相容性
1.3.1 细胞相容性
当材料植入生物体内和血管、体液等触碰时,不会一起体内的排斥反应从而导致细胞功能降低,组织也不会有炎症和癌变等,这就是细胞相容性。当然为了防止上述情况,我们也有两个方法来检测细胞的相容性的,一是要把细胞不放在生物体内而在培养皿进行人工培育,二我们可以先在活的动物身体内进行实验。
1.3.2 血液相容性
当材料植入体内后存在血液中,由于有了异物,血液会自发的发生排斥,材料存在血液中,血液中的血浆蛋白会聚集在材料的表面,使血管内部的空间越来越少,发生血栓,这就是血液相容性。高分子材料植入人体后会有排斥反应,所以就要提高材料的血 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ¥351916072¥
液相容性,让血液不排斥它,我们可以从高分子的表面与血浆蛋白的相互反应进行改善对材料表面进行装饰,例如在高分子的表面进行改性,使材料表面的性质和人体组织结构某些方面非常接近,尤其与血液的性质非常接近,才不会发生血栓现象。
1.4 多巴胺涂层
为了对于多巴胺的发现最早源自于对海洋贻贝足丝蛋白的研究[7]。另外,化学名为3,4-双羟基苯乙基胺的多巴胺,是3,4-双羟基-L-苯基丙氨酸重要的衍生物,也是人体大脑分泌的神经传导物质,具有电化学行为[8]。
多巴胺的结构式为C6H3(OH)2-CH2-CH2-NH2,如图1-1所示;
图1-1 多巴胺的化学结构
因为多巴胺中的这两个基团活性大,可以和材料产生很强的作用力以共价键和非共价键的形式,在各种材料表面得粘结层起着重要作用[9]。即使在世界上很多实验中已经大部分开始使用上面的方法,但是在实际的使用中仍然不具有普遍性,Wang 等人[10]利用表面引发原子转移自由基聚合,设计一种在各种基体表面含邻苯二酚基团的引发剂,实验表明多巴胺作为底层而构建起来的表面涂层稳定
较高,这个有很大的发展前景。
1.5 纤连蛋白、肝素与SDF-1
1.5.1 纤连蛋白
纤连蛋白是高分子量糖蛋白,其单体相对分子质量为22万-25万。纤维结合蛋白一般有两种不同的形式有可溶和不可溶。血浆中纤维结合蛋白为可溶性的,电泳时移动于α2或快β区。不溶性的纤维结合蛋白广泛存在于结缔组织、组织基质、血管基质和细胞表面,与可溶性纤维结合蛋白的分子结构、抗原特性等基本相同,具有良好的促进细胞粘附、增殖及迁移的效果。
1.5.2 肝素
肝素在生物学中是抗凝剂,是多聚体中普遍的一种,主要组成是多种糖互相结合形成的。富含羧基与磺酸基的聚阴离子粘多糖,电负性强[11]。肝素的功能如下:
图2-7水接触角测定
根据图2-7可知,材料表面加入肝素后水接触角稍微变大,但是变化不大。材料的表面加入NPF后,水接触角变化很大,比之前小了很多,因为固定在材料表面的纳米颗粒中Hep和PLL中有很多亲水性基团,如-COOH、-NH2及-SO3等。固定NPF纳米颗粒的表面水接触角比固定NP纳米颗粒的水接触角更低,这是因为纤连蛋白属于大生物分子,是表面疏水性进一步增强。这些结果同时也表明了这些纳米颗粒的固定是成功的。
原文链接:http://www.jxszl.com/hxycl/jscl/26267.html