目录
1 绪论 1
1.1 生物医用材料 1
1.2材料表面生物功能修饰的研究进展 2
1.3 细胞外基质启发型多功能纳米颗粒涂层 3
1.4研究的目的与意义、主要研究内容及技术路线 5
2 细胞外基质启发型涂层的构建与表征 6
2.1 试剂与仪器 6
2.2 纳米颗粒的制备及固定 7
2.3 纳米颗粒的表征结果与分析 8
3 材料表面生物相容性评价 15
3.1血液相容性评价 15
3.2细胞相容性评价方法 16
结论 18
致谢 19
参考文献 20
1绪 论
1.1 生物医用材料
1.1.1生物医用材料定义及其发展
生物医用材料是用来对生物体进行诊断、治疗、修复或者替换其病损组织、器官，或增进其功能的材料[1]。它是研究人工器官和医疗器械的基础，已成为当代材料学科的重要分支。
20世纪初，第一次世界大战以前使用过的医用材料归结于第一代生物医用材料，其代表材料有棉花、橡胶、石膏以及各种金属等。第二代生物医用材料的发展建立在医学、材料科学、生物化学、物理学的基础上。其代表材料有羟基磷灰石、磷酸三钙、胶原、多肽纤维蛋白等。第三代生物医用材料是一类具有促进人体自身修复和再生作用的生物医用复合材料，它是对生物体内各种细胞组织、生长抑素、生长因子以及生长机制等结构和性能的了解为基础来建立生物医用材料的概念。它们一般由具有生理活性的组元及控制载体的非活性组元所构成，有较为理想的修复再生效果。基本原理是通过材料之间的复合，材料与活细胞的融合，活体材料和人工材料的混合等手段，赋予材料特定靶向修复、治疗 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072* 
和促进作用，进而达到病变组织部分或全部被健康再生组织替代[2]。
1.1.2生物医用材料的分类与应用
生物医用材料按材料的组成和性质可以分为[2]如下：
(1)生物医用金属材料
生物医用金属材料是用于生物医用材料的金属或合金，是惰性材料。这种材料具有高的机械强度和抗疲劳性能、优良的抗生理腐蚀性和生物相容性以及良好的力学性能。这类材料应用于软硬组织、人工器官以及外科辅助器材等方面。
(2)生物陶瓷材料
生物陶瓷材料包括陶瓷、玻璃、碳素等无机非金属材料。一般分为惰性生物陶瓷、活性生物陶瓷和功能活性生物陶瓷。这类陶瓷化学性能稳定，具有良好的生物相容性。
(3)生物医用高分子材料
生物医用高分子材料有天然产物和人工合成两个来源，按性质可分为非降解性和可降解型。非降解型要在生物环境中保持长期稳定，不发生降解、交联或物理磨损，具有良好的机械性能；其产生的少量降解产物对机体无副作用。该材料主要用于人体软硬组织修复、人造血管、人工器官、接触镜、膜材等方面。可降解型高分子材料在生物环境作用下发生结构破坏和性能蜕变，降解产物通过正常的新陈代谢被机体吸收或排出体外，主要用于药物释放和传导载体。
(4)生物医用复合材料
生物医用复合材料由两种或两种以上不同材料复合而成，其性能有较大程度提高。该材料主要用于修复或替换人体组织、器官或增进其功能以及人工器官的制造。应具有良好的物化性能和生物相容性。
(5)生物衍生材料
生物衍生材料具有类似于自然组织的构型和功能，或是其组织类似于自然组织。这类材料在维持人体动态过程的修复和替换中具有重要的作用。
1.1.3生物医用材料的性能要求
人体对于异物是非常敏感的，因此，植入材料除了要达到很好的治疗和修复目的，还必须保证对人体安全无害，对周围的组织和血液，对人体都不能产生不利影响[3]。
第一点是生物相容性要求，要具有良好的化学稳定性，无毒性；良好的生物组织适应性；不引起血栓和溶血；不引起新陈代谢异常；不产生吸附和沉淀物。
第二点是腐蚀性能要求[4,5]，一方面自身要具有良好的钝化特性、合适的成分与微观组织结构；另一方面，当设计和加工植入器件时，注重改善材料的表面质量。
第三点是力学性能要求，要有足够的强度和韧性；耐磨性要好；弹性与组织相容；硬度与组织植入区相适应或相近。
1.2材料表面生物功能修饰的研究进展
随着时间的发展，医学技术在不断的进步，生物医学材料在人类心血管疾病的治疗中发挥着很大的作用。心血管内导管和人工心脏等人工装置不但挽救了许多患者的健康和生命，还推动了现代医学事业的发展[6]。但是，在患者使用过程中，血栓的形成一般是由这些医用装置直接或间接导致的，从而限制了其在临床医学上的应用。通过加快生物材料表面内皮化速率，阻断生物材料引发的血栓形成途径，提高材料的生物相容性，是本文研究的主要对象。
人体内，血管内皮细胞的生长很大程度上依赖于血管内皮基底膜的存在。血管内皮基底膜是一类由层粘连蛋白、胶原蛋白、巢蛋白及硫酸肝素多糖等物质交联而成的细胞外基质成分。鉴于细胞外基质成分在细胞生长中的重要作用，细胞外基质蛋白也常用于生物材料表面改性，以促进表面细胞的生长行为。基质蛋白以及更特殊的粘附蛋白，如纤连蛋白（Fn）[7,8]、层粘连蛋白（Ln）[9]以及玻连蛋白（Vn）[10],具有很多结合区域，可与其他ECM蛋白质以及细胞表面受体结合。ECM分子内一定的氨基酸序列可特异性的结合细胞表面受体，引发各种细胞内途径，从而促进细胞的粘附、迁移、生长增殖等一系列生物学行为。然而，细胞外基质成分在促进细胞生长的同时，也容易引发血小板的粘附和激活，进而引起血栓，这大大限制了细胞外基质涂层在心血管材料领域的应用。而对于目前常用的药物涂层或抗凝涂层，在提高心血管植入支架抗凝性的同时，通常会降低材料的促内皮化功能。因此，目前的研究在实现抗凝血功能和构建促内皮化微环境方面依然存在一定程度的矛盾。
1.3 细胞外基质启发型多功能纳米颗粒涂层
本课题基于细胞外基质成分、功能及结构的启发，拟借助纳米颗粒技术及多巴胺涂层技术，构建一种兼具抗凝和促进内皮细胞生长的载纤连蛋白的肝素/多聚赖氨酸纳米颗粒涂层，用于心血管材料表面生物功能性修饰。
1.3.1多巴胺
多巴胺[10]是一种能将金属或无机植入材料表面引入具有较强作用能力的有机修饰层。多巴胺作为将金属和多功能纳米颗粒结合的图层，源于自然界中海洋贻贝通过分泌足丝蛋白，可以像锚一样将自己固定在由金属材料制成的轮船或主要成分为无机质的岩石上，即使经受强烈的海浪冲刷也不会使自己掉下。根据相关研究后发现，其粘附机理在于足丝蛋白中含有大量的多巴，其中一部分多巴通过儿茶酚基团与金属或矿物质中的金属离子形成配位键而结合，其余多巴在海洋环境条件下发生氧化交联，从而增强了其在水介质中的粘附力。多巴胺的分子结构[11]式如下图1-1所示。
肝素具有抗凝功能，纤连蛋白能促进内皮细胞粘附和生长，将这两种纳米颗粒的结合，研究其纳米颗粒是否兼具两者的功能，对其血液相容性和细胞相容性进行进一步的研究。技术路线如图1-2所示。
图1-4技术路线
图2-7水接触角测定
材料表面的亲疏水特性可通过水接触角测量来进行简单表征。根据图2-7可知，固定肝素后水接触角略有增加，但并无显著差异。材料表面固定纳米颗粒后，水接触角显著下降，这是由于形成纳米颗粒的Hep和PLL分子中含有大量的亲水性基团，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。

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