外文翻譯--基于生物材料的殼聚糖海藻酸鈉的表面電荷和機(jī)械特性的研究（譯文）

1、中文 中文 6912 字出處： 出處：Verma D, Desai M S, Kulkarni N, et al. Characterization of surface charge and mechanical properties of chitosan/alginate based biomaterials[J]. Materials Science and Engineering: C, 2011, 31(8): 1741-1

2、747.基于生物材料的殼聚糖 基于生物材料的殼聚糖/海藻酸鈉的表面電荷和機(jī)械特性的研究 海藻酸鈉的表面電荷和機(jī)械特性的研究Devendra Verma, Malav S. Desai, Namrata Kulkarni, Noshir Langrana摘要： 摘要：這個(gè)研究目的是為了生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用而檢驗(yàn)殼聚糖/藻朊酸鹽生物材料的表面電荷和機(jī)械力學(xué)特性。通過不同濃聚度的殼聚糖和藻朊酸鹽，我們測(cè)的表面有不同濃度的表面電荷和力學(xué)性能。這些膜表面

3、的電荷濃度由一種源自原子 力顯微鏡（AFM)的曲線分析模型。膜的平均表面電荷濃度包含 60%殼聚糖和80%殼聚糖對(duì)應(yīng) 0.46mc/m2 和 0.32mc/m2。膜包含 90%殼聚糖電荷被發(fā)現(xiàn)為中性，并且隨著殼聚糖濃度的提高彈性系數(shù)和水容量會(huì)降低。膜包含殼聚糖60%，80%，90%會(huì)增加 93.5+/-6.6%，217.1+/-22.1%和 396.8+/-67.5%對(duì)于他們最初的質(zhì)量。而這兒的彈性系數(shù)分別為 2.6+/-0.14Mpa

4、，1.9+/-0.17Mpa 和 0.93+/-0.12Mpa。這種傾向于觀察機(jī)械回應(yīng)的膜歸咎于結(jié)合聚合電解質(zhì)的影響和大量水的吸收。傅立葉變換紅外光譜學(xué)實(shí)驗(yàn)表明膜表面更高的藻酸鹽對(duì)比與其他同體積膜。根據(jù) AFM 實(shí)驗(yàn)表明有更高藻酸鹽濃度的膜表面有連續(xù)不斷的負(fù) 電荷。1.介紹 介紹生物材料是合成的或起源于生物的，并可有望執(zhí)行它們所取代的組織的生物功能。在一些應(yīng)用中，如在骨移植中，它們可以與周圍組織相互作用并形成牢固的鍵[1-3]。在其他如

5、血管移植和抗粘連屏障，它們應(yīng)該表現(xiàn)出惰性，并避免任何細(xì)胞的粘連[4-6]。所有植入的生物材料可能潛在地引起宿主組織的響應(yīng)，而且該響應(yīng)可歸因于來自復(fù)雜而繁多的材料性能的交互作用，舉幾個(gè)例子來說，如機(jī)械性能，表面化學(xué)，體相化學(xué)，表形，形狀和降解速率。所有這些最終涉及到表面的相互作用[7,8]。除了上述因素的影響，表面電荷也被觀察到對(duì)細(xì)胞的行為，如炎性反應(yīng)，集落形成，取向，粘連和增殖顯著影響。Hunt 等。研究了對(duì)炎癥反應(yīng)刺激作用下的表面電荷

6、的影響[9]。通過改變?nèi)〈?fù)電荷的磺酸鹽基團(tuán)，聚（醚）氨基甲酸酯表面電荷逐漸增加。結(jié)果表明在早期階段的急性炎癥反應(yīng)的顯著影響。表面電荷密度也已發(fā)現(xiàn)，覆布有正和負(fù)電荷的分子纖維網(wǎng)眼影響血管向內(nèi)生長(zhǎng)[10]。帶負(fù)電荷的網(wǎng)格更加顯著的促進(jìn)血管向內(nèi)生長(zhǎng)。表面電荷密度也被報(bào)道了是通過成骨細(xì)胞和神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞的取向從而影響集落形成。[11,12]當(dāng)具有相反電荷的基團(tuán)時(shí)，如脫乙酰殼多糖和藻酸鹽的聚合物，在水性條件下混合，它們自發(fā)地結(jié)合形成聚電解質(zhì)復(fù)

7、合物（PEC）。PECs 組成主要包括至少兩種相反電荷的聚合物[13]。聚合電解質(zhì)復(fù)合物形成的驅(qū)動(dòng)力是帶相反電荷的聚合物之間的熵和強(qiáng)烈的靜電吸引力。脫乙酰殼多糖可作為一種三維組織的生長(zhǎng)的非蛋白質(zhì)基質(zhì)。潛在地，它可以提供生物細(xì)胞組織增生和重建的引物[14]。但是，脫乙酰殼多糖具有非常低的機(jī)械完整性，并降解地十分迅速。許多研究已經(jīng)進(jìn)行了基于殼聚糖設(shè)計(jì)和制造的混合系統(tǒng)[15-17]，通過化圖 1.殼聚糖/海藻酸鈉溶液圖光學(xué)圖像。如圖所示（A）

8、ChiAlgi60，（B）ChiAlgi80 和（C）ChiAlgi90 纖維結(jié)構(gòu)為聚電解質(zhì)配合物。2.材料和方法 材料和方法2.1 材料 材料脫乙酰殼多糖（脫乙酰化，> 75％，分子量為 300 千道爾頓-400 kDa 的）和藻酸鈉（分子量 12 KDa 的-40 KDa 的）購(gòu)自 Sigma-Aldrich 化學(xué)品公司。所有這些化學(xué)品均是購(gòu)自 igma-Aldrich 化學(xué)品公司。2.2 試驗(yàn) 試驗(yàn)使用 Nanoscope-

9、IIIA 控制器并配備了 J 型壓電掃描儀的多模 AFM 測(cè)量 AFM 力曲線(Veeco Metrology Group, Santa Barbara, CA)。AFM 針尖（Novascan Technologies 公司）通過二氧化硅珠（直徑 5 微米和 0.17 牛頓/米 2 的彈簧常數(shù)）進(jìn)行了預(yù)改性。機(jī)械測(cè)試使用的是 EnduraTech，ELF 3200。 Bruker Equinox 55 FTIR 光譜儀（布魯克光譜公司

10、，比爾里卡，MA）用于 FTIR 分析。傅立葉變換紅外光譜均被收集在傳輸（4000-400 cm-1）和衰減全反射（ATR）模式（4000-600 cm-1）中。所有測(cè)量均通過 4cm-1 的分辨率進(jìn)行共加入 100次掃描。2.3 殼聚糖海藻酸鈉薄膜的制備 殼聚糖海藻酸鈉薄膜的制備該脫乙酰殼多糖溶液（1％w / v）的是用含有 100 微升的乙酸的 30 毫升的去離子水溶解 0.3 克殼聚糖而制備的。該海藻酸鈉溶液（1％w / v）的是

11、用 30 毫升的去離子水溶解 0.3克海藻酸鈉而制備的。脫乙酰殼多糖溶液逐滴于藻酸鈉溶液使這兩種溶液混合在一起。下一步將混合溶液進(jìn)行超聲處理，空氣干燥 24 小時(shí)，制成薄膜。這些膜的脫乙酰殼多糖/藻酸鹽比率分別為 60/40 的（殼聚糖海藻酸鈉 60）80/20（殼聚糖海藻酸鈉 80）和 90/10 的（殼聚糖海藻酸鈉 90）。制備的膜的厚度是用數(shù)字測(cè)徑器進(jìn)行測(cè)量的。2.4 PEC 含量測(cè)定 含量測(cè)定每個(gè)殼聚糖海藻酸鈉的 2 毫升溶液

12、在 6000rpm 下離心 3 分鐘。除去上清液后，加入1ml 去離子水到殘余物溶液中并混合。此過程重復(fù) 3 次，以除去可溶部分。殘余 PEC 在 50℃干燥和最終質(zhì)量標(biāo)記作為 PEC 組成。2.5 力數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)分析 力數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)分析原子力顯微鏡（AFM）是一種用于表面分析高度無創(chuàng)的技術(shù)。它也被廣泛地用于確定表面電勢(shì)[29-31]。表面電位測(cè)量間接的通過 AFM 實(shí)驗(yàn)的力曲線確定。在該技術(shù)中，力被測(cè)量為尖部 - 表面分離的函數(shù)。除了

13、靜電相互作用，AFM 力曲線分析也被應(yīng)用到分子識(shí)別，蛋白質(zhì)折疊和范德華相互作用[32,33]。圖 2 顯示了一個(gè)典型的 AFM 力曲線的示意圖。收集力曲線（FV）的數(shù)據(jù)集，或力的映射，使用的是 Nanoscope 控制軟件（版本NS3A，數(shù)字儀器）。力映射涉及力曲線集合的每個(gè)點(diǎn)的規(guī)則間隔排列在兩維（X-Y）的掃描區(qū)。此 FV 數(shù)據(jù)集是偏轉(zhuǎn)與位移曲線上的 x-y 平面（樣品表面）的三維陣列。力曲線的收集是通過移動(dòng)垂直壓電直到懸臂偏轉(zhuǎn)達(dá)到觸

14、發(fā)值。力曲線的接近部分終止在這一點(diǎn)上，與 AFM 針尖后退到預(yù)定的距離（在 z 掃描尺寸）。在樣品的二維（X-Y）掃描每個(gè)點(diǎn)重復(fù)進(jìn)行這一過程。 FV 測(cè)量在 32 微米×32 微米，間隔 2 微米（總計(jì) 256 點(diǎn)）的的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行。進(jìn)針和退針曲線均被記錄。在每個(gè)點(diǎn)力曲線是 1000 次進(jìn)針和退針曲線的平均水平。在0.1mM，pH7.4 的 NaOH 維持 NaCl 的溶液的收集 FV 數(shù)據(jù)集。在力曲線中，x 軸對(duì)應(yīng)于懸臂和樣品