材料表面构建no催化性纳米涂层以改善生物形容性的研究(附件)
药物洗脱支架植入引发的支架内血栓和再狭窄依然是临床存在的主要问题。一氧化氮(NO)是一种由健康的内皮细胞产生的化学因子，在调节血管舒张、抑制血栓形成和维持血管内平衡方面具有极其重要的作用。在血管支架表面构建具有NO催化活性的涂层，将有助于提升材料的生物相容性。本论文利用多聚赖氨酸与铜离子和肝素之间的相互作用，构建出具有NO催化活性的载铜离子的肝素/多聚赖氨酸纳米颗粒，并固定于多巴胺涂覆的不锈钢表面，以改善材料的生物相容性。本研究采用接触角测量仪、傅里叶红外变换光谱分析（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）对样品表面的理化性质进行表征。通过甲苯胺蓝法和Griess检测法检测了不同纳米颗粒改性表面肝素含量及NO催化能力。通过体外血小板粘附实验和体外内皮细胞种植实验，对改性后表面的抗凝血能力和促内皮细胞生长能力进行了评价。研究结果显示，载铜离子的肝素/多聚赖氨酸颗粒成功附着在不锈钢表面，且当铜离子载入浓度大于2.5 mM时，纳米颗粒改性表面能够选择性抑制血小板粘附和激活并促进内皮细胞再生，表现出最优的生物相容性。关键词 肝素，多聚赖氨酸，血小板，内皮细胞，一氧化氮，多巴胺
目 录
第1章 绪 论 1
1.1 研究背景 1
1.2 一氧化氮和铜离子的生理作用及应用 2
1.3 聚多巴胺涂层在生物医用材料表面改性中的应用 3
1.4本论文的研究主要内容及技术路线 4
第2章 纳米的颗粒的构建及纳米涂层的的制备 6
2.1 所用的试剂及仪器 6
2.2 纳米颗粒的构建 7
2.3 纳米涂层的制备 8
第3章 实验原理表征及结果分析 9
3.1 纳米颗粒性质表征 9
3.2 傅里叶红外光谱 10
3.3 水接触角检测 11
3.4 表面形貌表征 11
3.5 甲苯胺蓝法定量肝素 12
3.6 Griess检测法 14
第4章 细胞相容性和血液相容性评价结果及分析 15
4.1 细胞相容性评价方法及结果分析 15
4.2 血小板粘附试验 17
结论 19
致谢 20
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
/> 参 考 文 献 21
第1章 绪 论
1.1 研究背景
1.1.1 心血管疾病
随着人们物质生活水平不断的提高，不健康的饮食习惯和缺乏运动的生活规律导致心血管疾病成为当今世界威胁人类健康甚至生命的重要疾病[12]。《中国心血管病2013年报告》指出，当前全国约有心血管疾病患病者多达2.9亿人，其中高血压疾病患者2.7亿人，脑卒中风患者约700万人，肺心病患者约500万人，心力衰竭患者约450万人，心肌梗死患者约250万人[3]。
心血管疾病是由高血脂、高血压、动脉粥样硬化等引发，它会使身体器官缺血或出血。这里面冠心病是最常见的。动脉粥样硬化会使动脉弹性降低、血管腔变窄，阻塞动脉腔，心肌组织的缺血缺氧坏死，从而导致心脏病的发作。
1.1.2 心血管介入材料表面改性的研究进展
材料表面改性是指在不改变材料本身结构，通过某些的技术手段，改变材料表面形态或结构，使材料具备某些特殊性能。现有的材料表面改性的方法主要分为三类，分别为物理化学方法、形态学法和生物化学方法[45]。
第一类是物理化学方法，囊括等离子喷涂，离子体浸没离子注入，物理气相沉积方法等。
等离子体浸没离子注入：这是一种表面处理技术，使用高能离子束流，让元素与固体表层发生非热平衡作用。Zhang等[6]利用离子体浸没离子注入的方法对聚乙婦表面进行铜的注入获得了一种具有良好的抗菌特性的表面。Xie等[7]通过等离子体注入的方法在铁表面注入氨离子获得了一种具有较好生物活性及细胞相容性的表面。Furky等[8]采用等离子体注入方法将钻，镍等过渡金属离子注入到聚四氟乙烯中发现等离子体注入可以增加材料表面能。近期Jamesh等[9]将锆，氧等元素通过等离子体注入方法注入到镁合金中有效修改了镁合金的初始耐腐蚀性。Silva等[10]通过等离子体注入的方法将氮元素注入到钦合金中，使其拥有更好的性能。
等离子喷涂:利用等离子焰流，等离子体将喷涂粉末加热到熔融或高塑性状态，在高速等离子焰流牵引下撞击材料表面形成涂层的方法称为等离子喷涂。相关研究人员利用等离子体喷涂技术结合碳纳米管合成出一种特殊的复合材料。通过对这种复合材料的研究发现，碳纳米管增强了材料的机械性能，同时也增加了复合材料的相对硬度。目前使用等离子体喷涂技术制备的一些具备良好性能的材料，大大提升了电池的性能。2014年Du等[11]采用等离子体喷涂技术在45钢表面喷涂碳化钨增强的镍基合金复合涂层，有效改善了材料基质及涂层的硬度。
（3）物理气相沉积；在真空条件下将材料气化成原子、分子或电离成离子使材料表面沉积一层具有特殊性能的薄膜的技术。使用这种技术生产的ZnO纳米线打破了传统的传统的控制机制。有学者利用物理气相沉积技术作为辅助手段，在珪面生长一层Ta，这种薄膜光滑的并且结晶致密，并且其晶粒取向垂直于衬底表面。通过物理气相沉积的方法制备的涂层经研究发现具备很多优越的性能，在未来改善材料表面性质的过程中将发挥极其重要的作用。通过国内外的专家的研究，物理气相沉积技术为我们提供了大量的优异的复合材料和广阔的发展前景。
第二类方法是形态学法；指不改变植入基体材料表面的成分结构，只是通过刻蚀，压印等方法来使表面形貌发生变化，就能取得良好的植入效果的一种改性方法。人体植入生物介入材料后，生物材料的表面形态结构会对与其粘附的细胞、组织等发生异常反应，材料表面形貌会影响细胞的排布，形态，取向等。Lord等[12]对表面的纳米级粗糖度对纤维蛋白原的吸附和血小板粘附的影响进行了研巧，发现纳米形貌对血小板与材料表面的交互作用具有调控意义。Huang等[13]研究了条纹对于细胞的影响，发现细胞是沿着条纹径向生长的。在不锈钢表面构建含有肝素和多聚赖氨酸的涂层，研究发现该样品相比于一般的样品，能有效地降低血小板粘附，我们猜想这会在抗凝血方面有巨大的潜力。
第三类是生物化学方法：通过生化技术对表面进行改性，提高材料的生物相容性是目前比较新颖的方法，很多研究人员在从事相关的研究，力图突破目前的技术难点，其方法是采用具有高反应性的官能团来改变材料表面，目的是能够在材料表面直接涂抹生物活性分子，例如氨基酸、多化、DNA、多糖、生长因子等。张立等[14]通过层层自组装技术将壳聚糖－二茂铁/多壁碳纳米管复合物与金纳米粒子固定于3－琉基丙烧横酸纳盐修饰的表面，形成了三维网状结构。超薄的单层和多层石墨氧化物薄膜，电阻率比其他的薄膜低很多。通过对肝素纳米仿生波膜的抗菌研究的实验结果表明，大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长繁殖受到了极大的抑制。利用层层组装技术构建的薄膜的表面硬度，能够让血管内皮细胞繁殖生长获得一个很具有竞争性的微空间。
目 录
第1章 绪 论 1
1.1 研究背景 1
1.2 一氧化氮和铜离子的生理作用及应用 2
1.3 聚多巴胺涂层在生物医用材料表面改性中的应用 3
1.4本论文的研究主要内容及技术路线 4
第2章 纳米的颗粒的构建及纳米涂层的的制备 6
2.1 所用的试剂及仪器 6
2.2 纳米颗粒的构建 7
2.3 纳米涂层的制备 8
第3章 实验原理表征及结果分析 9
3.1 纳米颗粒性质表征 9
3.2 傅里叶红外光谱 10
3.3 水接触角检测 11
3.4 表面形貌表征 11
3.5 甲苯胺蓝法定量肝素 12
3.6 Griess检测法 14
第4章 细胞相容性和血液相容性评价结果及分析 15
4.1 细胞相容性评价方法及结果分析 15
4.2 血小板粘附试验 17
结论 19
致谢 20
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
/> 参 考 文 献 21
第1章 绪 论
1.1 研究背景
1.1.1 心血管疾病
随着人们物质生活水平不断的提高，不健康的饮食习惯和缺乏运动的生活规律导致心血管疾病成为当今世界威胁人类健康甚至生命的重要疾病[12]。《中国心血管病2013年报告》指出，当前全国约有心血管疾病患病者多达2.9亿人，其中高血压疾病患者2.7亿人，脑卒中风患者约700万人，肺心病患者约500万人，心力衰竭患者约450万人，心肌梗死患者约250万人[3]。
心血管疾病是由高血脂、高血压、动脉粥样硬化等引发，它会使身体器官缺血或出血。这里面冠心病是最常见的。动脉粥样硬化会使动脉弹性降低、血管腔变窄，阻塞动脉腔，心肌组织的缺血缺氧坏死，从而导致心脏病的发作。
1.1.2 心血管介入材料表面改性的研究进展
材料表面改性是指在不改变材料本身结构，通过某些的技术手段，改变材料表面形态或结构，使材料具备某些特殊性能。现有的材料表面改性的方法主要分为三类，分别为物理化学方法、形态学法和生物化学方法[45]。
第一类是物理化学方法，囊括等离子喷涂，离子体浸没离子注入，物理气相沉积方法等。
等离子体浸没离子注入：这是一种表面处理技术，使用高能离子束流，让元素与固体表层发生非热平衡作用。Zhang等[6]利用离子体浸没离子注入的方法对聚乙婦表面进行铜的注入获得了一种具有良好的抗菌特性的表面。Xie等[7]通过等离子体注入的方法在铁表面注入氨离子获得了一种具有较好生物活性及细胞相容性的表面。Furky等[8]采用等离子体注入方法将钻，镍等过渡金属离子注入到聚四氟乙烯中发现等离子体注入可以增加材料表面能。近期Jamesh等[9]将锆，氧等元素通过等离子体注入方法注入到镁合金中有效修改了镁合金的初始耐腐蚀性。Silva等[10]通过等离子体注入的方法将氮元素注入到钦合金中，使其拥有更好的性能。
等离子喷涂:利用等离子焰流，等离子体将喷涂粉末加热到熔融或高塑性状态，在高速等离子焰流牵引下撞击材料表面形成涂层的方法称为等离子喷涂。相关研究人员利用等离子体喷涂技术结合碳纳米管合成出一种特殊的复合材料。通过对这种复合材料的研究发现，碳纳米管增强了材料的机械性能，同时也增加了复合材料的相对硬度。目前使用等离子体喷涂技术制备的一些具备良好性能的材料，大大提升了电池的性能。2014年Du等[11]采用等离子体喷涂技术在45钢表面喷涂碳化钨增强的镍基合金复合涂层，有效改善了材料基质及涂层的硬度。
（3）物理气相沉积；在真空条件下将材料气化成原子、分子或电离成离子使材料表面沉积一层具有特殊性能的薄膜的技术。使用这种技术生产的ZnO纳米线打破了传统的传统的控制机制。有学者利用物理气相沉积技术作为辅助手段，在珪面生长一层Ta，这种薄膜光滑的并且结晶致密，并且其晶粒取向垂直于衬底表面。通过物理气相沉积的方法制备的涂层经研究发现具备很多优越的性能，在未来改善材料表面性质的过程中将发挥极其重要的作用。通过国内外的专家的研究，物理气相沉积技术为我们提供了大量的优异的复合材料和广阔的发展前景。
第二类方法是形态学法；指不改变植入基体材料表面的成分结构，只是通过刻蚀，压印等方法来使表面形貌发生变化，就能取得良好的植入效果的一种改性方法。人体植入生物介入材料后，生物材料的表面形态结构会对与其粘附的细胞、组织等发生异常反应，材料表面形貌会影响细胞的排布，形态，取向等。Lord等[12]对表面的纳米级粗糖度对纤维蛋白原的吸附和血小板粘附的影响进行了研巧，发现纳米形貌对血小板与材料表面的交互作用具有调控意义。Huang等[13]研究了条纹对于细胞的影响，发现细胞是沿着条纹径向生长的。在不锈钢表面构建含有肝素和多聚赖氨酸的涂层，研究发现该样品相比于一般的样品，能有效地降低血小板粘附，我们猜想这会在抗凝血方面有巨大的潜力。
第三类是生物化学方法：通过生化技术对表面进行改性，提高材料的生物相容性是目前比较新颖的方法，很多研究人员在从事相关的研究，力图突破目前的技术难点，其方法是采用具有高反应性的官能团来改变材料表面，目的是能够在材料表面直接涂抹生物活性分子，例如氨基酸、多化、DNA、多糖、生长因子等。张立等[14]通过层层自组装技术将壳聚糖－二茂铁/多壁碳纳米管复合物与金纳米粒子固定于3－琉基丙烧横酸纳盐修饰的表面，形成了三维网状结构。超薄的单层和多层石墨氧化物薄膜，电阻率比其他的薄膜低很多。通过对肝素纳米仿生波膜的抗菌研究的实验结果表明，大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长繁殖受到了极大的抑制。利用层层组装技术构建的薄膜的表面硬度，能够让血管内皮细胞繁殖生长获得一个很具有竞争性的微空间。
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