磷酸胆碱基细胞膜仿生界面的构建与研究

论文题目: 磷酸胆碱基细胞膜仿生界面的构建与研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 高分子化学与物理

作者: 徐建平

导师: 沈家骢,计剑

关键词: 磷酸胆碱,仿生,生物相容性,交联,介入治疗,聚合物胶束,原子转移自由基聚合

文献来源: 浙江大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本论文针对生物材料的生物相容性这一关键科学问题,依据现代仿生学原理,以磷酸胆碱生物膜仿生为手段,分别开展了介入医用装置表面和纳米药物微载体界面的高生物相容性设计与研究: 以均匀稳定的、高血液相容性的药物控释介入支架为目标,采用由细胞膜仿生单体甲基丙烯酸磷酸胆碱酯(MPC)、疏水单体甲基丙烯酸十八酯(SMA)以及交联单体甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)和甲基丙烯酸三甲氧基硅丙酯(TSMA)四元复合,成功地制备了一种可交联磷酸胆碱细胞膜仿生医用涂层材料。采用浸涂(Dip-Coating)和热交联技术,利用此仿生材料获得了仿生涂层和带药仿生涂层。原子力显微镜、接触角和紫外光谱的测试结果表明,仿生涂层具有良好的稳定性;接触角测试的结果显示,当仿生涂层从空气环境变为水环境后,涂层的表面会经历一个表面自迁移重组的过程,最终获得了一个在水环境下,细胞膜仿生磷酸胆碱富集的仿生涂层表面。复钙化时间测试和血小板粘附实验表明,仿生涂层的引入能够显著提高材料的血液相容性。以Rhodamine S为模型药物,对仿生涂层的药物缓释行为进行的初步探索所得结果表明,药物的释放行为可以通过仿生涂层中的交联剂的含量进行有效的调节。稳定的、高血液相容性的药物涂层材料为带药支架设计提供了良好的物质基础。 进一步复合和优化了浸涂、吹管和热交联技术,在具有复杂体型结构的冠脉支架表面获得了均匀的、稳定的、可长期释放雷帕霉素药物的仿生药物涂层。光学显微镜和激光共聚焦显微镜(CLSM)测试表明,(载药)仿生涂层能够被光滑、均匀的涂覆于支架表面;(载药)涂层在支架球囊扩张过程中不脱落、不开裂、具有良好的稳定性。雷帕霉素药物涂层的体外释放实验结果表明,冠脉支架的雷帕霉素药物涂层可维持长期、稳定、有效的药物释放。体外实验表明,仿生涂层可有效降低支架表面的血小板粘附。小动物(兔)和大动物(小型猪)实验结果均表明,这种均匀的、稳定的、高血液相容性的仿细胞膜载药涂层可长效释放雷帕霉素,有效降低再狭窄,为国产药物支架的产业化生产提供了有效的技术支撑。 以具有优异的血液相容性和高稳定性的纳米药物载体为目标,本文通过MPC的原子转移自由基聚合(ATRP),得到了细胞膜仿生的两亲性分子CMPC。将

论文目录:

中文摘要

英文摘要

第一章 绪论

1．1 生物材料与生物相容性

1．1．1 生物医用材料的血液相容性问题

1．1．1．1 生物材料表面的蛋白质吸附行为

1．1．1．2 血小板粘附和血液凝固的机理

1．1．2 医用材料生物相容性设计的动因

1．2 医用材料表面的血液相容性设计

1．2．1 生物惰性表面设计

1．2．2 负载生物活性物质的表面设计

1．2．3 材料的内皮组织工程化表面设计

1．3 基于细胞膜仿生的磷酸胆碱(PC)技术

1．3．1 细胞膜的组成

1．3．2 细胞膜的流动镶嵌结构模型

1．3．3 生细胞膜的构思

1．3．4 磷酸胆碱与抗凝血性

1．3．5 磷酸胆碱生物相容性的机制

1．4 生物仿生表面—材料学的挑战

1．4．1 磷脂酰乙醇胺类磷脂

1．4．2 磷酸胆碱类磷脂

1．4．3 其它种类磷脂

1．5 磷酸胆碱基仿生生物材料的开发与应用

1．5．1 磷酸胆碱基仿生材料开发的早期研究结果

1．5．2 磷酸胆碱基仿生材料用于材料的本体改性

1．5．3 磷酸胆碱基仿生材料用于仿生涂层

1．5．4 磷酸胆碱基仿生材料用于药物缓释体系

1．5．5 磷酸胆碱基仿生生物材料的新应用

1．6 介入治疗用冠脉药物涂层支架

1．6．1 微创介入治疗

1．6．2 介入医疗中的基本问题：再狭窄

1．6．3 介入治疗后再狭窄的防治——药物涂层支架

1．7 纳米药物传递体系

1．7．1 载药纳米微粒(DLN)的类型

1．7．2 脂质体作为载药纳米微粒的应用

1．7．3 两亲性嵌段共聚物作为载药纳米微粒的应用

1．8 课题的提出与研究思路

第二章 可交联仿生载药涂层的构建与分析

2．1 引言

2．2 实验部分

2．1．1 原料与试剂

2．2．2 可交联磷酸胆碱基细胞膜仿生涂层材料的制备

2．2．2．1 COP的制备与提纯

2．2．2．2 MPC的制备

2．2．2．3 可交联磷酸胆碱基仿生涂层材料的制备

2．2．3 可交联PEO基仿生涂层材料的制备

2．2．4 可交联仿生涂层的构建

2．2．4．1 基底材料的处理

2．2．4．2 仿生涂层的制备

2．2．5 仿生涂层的交联处理

2．2．6 可交联仿生涂层的表征

2．2．6．1 可交联磷酸胆碱基细胞膜仿生涂层材料的表征

2．2．6．2 仿生涂层的衰减全反射傅立叶变换红外(ATR-FTIR)分析

2．2．6．3 仿生涂层的原子力显微镜(AFM)测试

2．2．6．4 仿生涂层的接触角测试

2．2．6．5 仿生涂层的复钙化凝血时间(PRT)的测定

2．2．6．6 仿生涂层的血小板粘附实验

2．2．6．7 仿生涂层的药物缓释行为研究

2．3 结果与讨论

2．3．1 可交联磷酸胆碱基仿生涂层材料的表征

2．3．2 可交联PEO基仿生涂层材料的表征

2．3．3 仿生涂层的衰减全反射傅立叶变换红外(ATR-FTIR)分析

2．3．4 仿生涂层的稳定性观察

2．3．5 仿生涂层的接触角测试

2．3．6 涂层的血液相容性评价

2．3．7 仿生涂层的药物缓释行为研究

2．4 本章小结

第三章 可交联仿生涂层在药物涂层冠脉支架上的应用研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 原料与试剂

3．2．2 冠脉支架(带药)仿生涂层的制备

3．2．2．1 支架的准备

3．2．2．2 冠脉支架(带药)仿生涂层的制备

3．2．3 冠脉支架仿生涂层的表征

3．2．3．1 光学显微镜观察

3．2．3．2 激光共聚焦显微镜观察

3．2．3．3 带药涂层的药物释放实验

3．2．3．4 体外血小板粘附实验

3．2．3．5 以兔颈动脉为模型的小动物实验

3．2．3．6 以猪心脏为模型的大动物实验

3．3 结果与讨论

3．3．1 仿生涂层的稳定性研究

3．3．1．1 光学显微镜分析

3．3．1．2 激光共聚焦显微镜(CLSM)分析

3．3．2 带药涂层冠脉支架的药物释放行为

3．3．3 带药涂层冠脉支架的生物相容性评价

3．3．3．1 体外血小板粘附实验

3．3．3．2 兔颈动脉为模型的小动物实验

3．3．3．3 猪心脏为模型的大动物实验

3．4 本章小结

第四章 磷酸胆碱基仿细胞膜两亲分子的设计、制备与表征

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 原料与试剂

4．2．2 磷酸胆碱基仿细胞膜两亲分子的制备

4．2．2．1 对甲基苯磺酸胆固醇酯(Ts-Ch01)的制备与提纯

4．2．2．2 胆固醇癸二醇醚(ChollO)的制备与提纯

4．2．2．3 原子转移自由基引发剂(Chol-Br)的制备与提纯

4．2．2．4 仿细胞膜两亲分子的制备与提纯

4．2．3 仿细胞膜两亲分子的表征

4．3 结果与讨论

4．3．1 TsCl-Chol的表征

4．3．2 ChollO的表征

4．3．3 Chol-Br的表征

4．3．4 CMPC的表征

4．4 本章小结

第五章 仿细胞膜两亲分子溶液组装行为与细胞相容性研究

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 原料与试剂

5．2．2 仿生纳米聚合物胶束的制备

5．2．3 仿生纳米聚合物胶束的表征

5．2．3．1 氢核磁共振(~1H-NMR)光谱分析

5．2．3．2 荧光光度计法分析

5．2．3．3 原子力显微镜(AFM)观察

5．2．3．4 透射电子显微镜表征

5．2．3．5 仿生纳米胶束的细胞毒性评价

5．3 结果与讨论

5．3．1 氢核磁共振(~1H-NMR)光谱分析的结果与讨论

5．3．2 荧光光度计法分析的结果与讨论

5．3．3 原子力显微镜(AFM)观察的结果与讨论

5．3．4 透射电子显微镜表征的结果与讨论

5．3．5 仿生纳米胶束的细胞相容性评价的结果与讨论

5．4 本章小结

第六章 仿生纳米药物传递体系的研究

6．1 引言

6．2 实验部分

6．2．1 原料与试剂

6．2．2 仿生纳米载药胶束的制备

6．2．3 仿生纳米载药胶束的表征

6．2．3．1 透射电子显微镜表征

6．2．3．2 原子力显微镜(AFM)观察

6．2．3．3 仿生纳米载药胶束的载药量的测定

6．2．3．4 仿生纳米载药胶束中ADR的释放和测量

6．2．3．5 仿生纳米载药胶束的细胞评价

6．3 结果与讨论

6．3．1 仿生纳米载药胶束的显微观察

6．3．1．1 透射电子显微镜观察

6．3．1．2 原子力显微镜观察

6．3．2 仿生纳米载药胶束的载药量

6．3．3 仿生纳米载药胶束的药物释放研究

6．3．4 仿生纳米载药胶束的细胞学评价

6．3．4．1 激光共聚焦显微镜观察

6．3．4．2 抗癌药物的药效测试

6．4 本章小结

全文结论和主要贡献

附录

附录Ⅰ 可交联磷酸胆碱基仿生涂层材料的制备步骤

附录Ⅱ PEO基可交联仿生涂层材料的制备与表征结果

附录Ⅲ 以兔颈动脉为模型的小动物实验步骤

附录Ⅳ 以猪心脏为模型的大动物实验步骤

附录Ⅴ 细胞培养与细胞相容性评价

参考文献

作者简介

致谢

发布时间: 2006-05-10

参考文献

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• [2].抗牛精子膜蛋白单链抗体基因的克隆与表达[D]. 杨树洪.中国农业大学2004
• [3].磷脂/特异性多肽仿生多功能涂层的构建及其生物相容性研究[D]. 陈慧清.西南交通大学2017

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