墨魚骨有機質(zhì)材料在組織工程與生物傳感領域的應用研究.pdf

1、幾丁質(zhì)(Chitin)及其衍生物是一類生物來源的天然高分子材料，具有良好的生物相容性、可降解性和低抗原性，并且能夠被加工形成包括凝膠，薄膜，纖維和海綿狀等各種形態(tài)。這些優(yōu)良的特性使其在生物醫(yī)學領域具有廣泛的應用，如創(chuàng)傷愈合，組織工程支架，藥物載體和制備納米復合材料等。作為天然高分子材料，幾丁質(zhì)及其衍生物在自然界中的豐富程度僅次于纖維素，是真菌類和無脊椎動物體內(nèi)的關鍵物質(zhì)，甚至也存在于部分脊椎動物體內(nèi)。值得注意的是，生物體內(nèi)的幾丁質(zhì)材料往

2、往是具有自然形成的微觀有序結構的復合材料，具有獨特的光學和力學性質(zhì)，是極具應用前景的新型功能材料的合成原料和模板。
　　 金納米棒(Gold Nanorods)作為一種典型的各項異性貴金屬納米材料，在具有貴金屬納米材料的共同特點的同時，還具有其獨特光學性質(zhì)和化學性質(zhì)。最突出的一項是其具有可調(diào)的表面等離子共振(Surface Plasmon Resonance，SPR)。不同于各項同性的金屬納米顆粒，金納米棒的表面等離子共振峰分為

3、橫向(Transverse SPR)和縱向(Longitudinal SPR)兩個，其中LSPR的位置與金納米棒的長徑比(Aspect Ratio，AR)直接相關。而不同長徑比的金納米棒的合成在技術上已經(jīng)成為可能，使得金納米棒的SPR性質(zhì)能夠得到充分得利用。本文將墨魚骨這種天然生物硬組織材料脫鈣，得到其中的有機質(zhì)成分(Cuttlebone DerivedOrganic Matrix，CDOM)。CDOM以B幾丁質(zhì)為主要成分，具有微觀多孔

4、結構，具有天然幾丁質(zhì)材料共有的各項優(yōu)良特性，正符合組織工程支架材料與納米復合基底材料的要求?；谶@些特性，本文從組織工程和生物傳感兩個方面研究了CDOM在生物醫(yī)學領域的應用前景。
　　 具體工作如下：
　　 1.CDOM的提取與組織上程性能評價。通過酸處理法，結合負壓條件，從新鮮墨魚骨材料中提取了墨魚骨有機質(zhì)材料CDOM。利用NIH-3T3小鼠成纖維細胞，以MTT法，通過不同浸提液、共培養(yǎng)等形式檢測了CDOM的生物相容性

5、。利用多聚賴氨酸，鼠尾膠原等材料對CDOM就行表面修飾，以增強其與細胞的相互作用。將修飾后的CDOM材料作為細胞的培養(yǎng)基底，將NIH-3T3細胞以及從小鼠肝臟中提取的肝實質(zhì)細胞Hepatocytes接種于該基底上，觀察細胞的貼附與生長情況，評價CDOM作為組織工程支架材料的應用前景。
　　 2.金納米棒與CDOM復合物GNRs-CDOM的制備與表征。利用CDOM的高表面積與富含氨基的表面化學特性，將其作為一種附著基底，通過晶種誘

6、導的兩步合成法在CDOM上原位合成了金納米棒材料。晶種的形成和金納米棒的生長兩個步驟均在CDOM基底上原位進行，CDOM作為載體與穩(wěn)定劑。并且CDOM上的幾丁質(zhì)成分在這一過程中也提供了部分的還原力，而主要的還原劑為抗壞血酸(Vc)。使用紫外-可見-近紅外(UV-vis-NIR)分光光度計和掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope，SEM)對制備出的復合物的光學性質(zhì)和表面形貌進行了表征。討論了生長溶液的配比

7、對產(chǎn)物形貌與性質(zhì)的影響。
　　 3.GNRs-CDOM的表面增強拉曼(Surface Enhanced Raman Scattering，SERS)性質(zhì)研究。GNRs-CDOM復合物兼具有CDOM的透光性與GNRs的表面等離子共振特性。在此基礎上將復合物作為一種光學檢測基底，以1-萘硫醇(1-NAT)和尼羅藍A(NBA)作為信號分子評價了其SERS性能。比較了帶有不同形貌的金納米棒的復合物SERS性能的差異。進一步利用該復合物的