多巴胺輔助沉積聚乙烯亞胺薄膜及其表面生物功能化研究.pdf

1、基于海洋生物貽貝粘附化學(xué)的多巴胺分子近年來引起了諸多關(guān)注[1,2]，其可以在堿性條件下發(fā)生氧化自聚合，并在多種材料表面形成牢固結(jié)合的聚多巴胺涂層，此外該涂層還能與含有氨基和硫醇的生物分子通過希夫堿反應(yīng)或麥克爾加成反應(yīng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)材料表面的二次改性。然而，現(xiàn)有的聚多巴胺固定生物分子依賴于生物分子的氨基與聚多巴胺涂層表面的醌基反應(yīng)，很多的生物大分子的生物活性依賴于生物分子中的端氨基來實(shí)現(xiàn)，傳統(tǒng)的消耗氨基的組裝模式不利于接枝后的生物分子的生物活

2、性保留。傳統(tǒng)的N-(3-二甲氨基丙基)-N'-乙基碳二亞胺(EDC)和N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)用于生物分子固定的方法則由于多巴胺上有限的氨基密度而受到限制。因此，我們研究發(fā)展了一種方便高效的方法來制備富含氨基的表面。主要依賴于多巴胺分子的自聚合帶來氨基和酚羥基共存的反應(yīng)體系，可以在材料表面通過改變物料投入比、反應(yīng)時(shí)間等工藝，在材料表面沉積一種富含胺基薄膜。
　　本實(shí)驗(yàn)采用多巴胺與聚乙烯亞胺二元體系，通過聚乙烯亞胺分子中的氨基與

3、多巴胺自身分子的氨基參與競(jìng)爭(zhēng)聚合，從而在材料表面制得一種多巴胺輔助沉積的聚乙烯亞胺薄膜，該薄膜為多巴胺-聚乙烯亞胺共聚薄膜，并通過工藝調(diào)控，制備不同的氨基密度表面，并對(duì)表面改性前后多巴胺-聚乙烯亞胺共聚薄膜進(jìn)行了材料學(xué)表征和生物相容性評(píng)價(jià)。在此基礎(chǔ)上，多巴胺輔助沉積的聚乙烯亞胺薄膜表面分別固定肝素和內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子VEGF分子，以檢驗(yàn)多巴胺輔助沉積的聚乙烯亞胺薄膜作為生物分子二次反應(yīng)平臺(tái)的性能。
　　傅里葉紅外光譜(FT-IR)及

4、X射線能譜(XPS)對(duì)薄膜表面的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)的分析證明，成功地在316 L不銹鋼表面構(gòu)建了多巴胺聚-乙烯亞胺共聚薄膜，薄膜的氮元素含量顯著高于單純的聚多巴胺薄膜，并且隨著聚合體系中聚乙烯亞胺投料濃度的升高薄膜表面上的氮元素含量也隨之升高。水接觸角測(cè)試表明多巴胺聚-乙烯亞胺共聚薄膜改性的316L不銹鋼表面，其親水性優(yōu)于未改性的316L不銹鋼表面。
　　采用石英晶體微天平(QCM-D)追蹤了肝素和VEGF在多巴胺聚-乙烯亞胺共聚薄膜

5、和聚多巴胺薄膜表面的動(dòng)態(tài)固定過程，聚多巴胺薄膜表面的肝素固定量?jī)H為288ng/cm2，而在多巴胺/聚乙烯亞胺共聚薄膜表面的肝素固定量最高可達(dá)到830ng/cm2，這是因?yàn)楣簿郾∧け砻嬗休^高氨基濃度，可以共價(jià)固定更多的肝素分子。XPS的結(jié)果驗(yàn)證了在多巴胺聚-乙烯亞胺共聚薄膜表面能實(shí)現(xiàn)VEGF的固定。
　　體外內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞和內(nèi)皮祖細(xì)胞評(píng)價(jià)結(jié)果表明，多巴胺-聚乙烯亞胺（重均分子量25000）的共聚薄膜對(duì)三種細(xì)胞的增殖均有一定的抑

6、制作用，但固定肝素的多巴胺-聚乙烯亞胺（重均分子量25000）的共聚薄膜卻表現(xiàn)出對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞(ECs)和平滑肌細(xì)胞(SMCs)不同的作用行為，未表現(xiàn)出對(duì)ECs增殖的顯著抑制，但對(duì)于平滑肌細(xì)胞增殖的抑制作用更為顯著。固定了VEGF的多巴胺-聚乙烯亞胺薄膜則能較為顯著地改善EPC的粘附和生長(zhǎng)。
　　為了進(jìn)一步降低多巴胺-聚乙烯亞胺（重均分子量25000）的共聚薄膜具有的細(xì)胞毒性，制備了多巴胺-聚乙烯亞胺（重均分子量1300）的共聚薄膜，