纳米技术在抗凝血生物材料领域的应用

论文摘要

生物材料的血液相容性与材料表面亲疏水性、表面能、界面张力以及材料表面荷电性等有密切关系,深入了解材料表面与血液之间相互作用和探索抗凝血表面结构与性能的关系是研究者的重要任务。本文在仿生原理的指导下,利用纳米技术获得材料表面超疏水性能,进而研究材料在生物医学领域内的可能应用。文中采用模板法、溶剂-非溶剂相分离法以及聚合物相分离法分别制备不同料、不同形貌的微图形表面,它们分别是聚苯乙烯平行阵列状纳米管膜、聚苯乙烯微纳结构纳米管膜、聚丙烯纳米微粒膜以及聚丙烯/聚氨酯微纳乳突复合膜。采用扫描电子显微镜观察样品表面形貌,并对所有微纳结构表面进行水接触角测试。结果表明：表面微纳图形可以提高材料表面的疏水性。本文也阐述了以上三种方法在材料制备上各自的优缺点。本文通过血小板粘附实验、全血黏附实验、动态凝血试验以及溶血试验等系统地研究分析了材料与血液相互作用。生物材料血液相容性研究表明：对于两种不同形貌的聚苯乙烯纳米管膜表面,材料表面疏水性的提高可以减少血细胞的粘附；材料表面的微纳双重结构,能达到抗血小板和血细胞粘附的功效。同样的结论在聚丙烯纳米微粒膜以及聚丙烯/聚氨酯微纳乳突复合膜的血液相容性实验中也得到了验证。上述所有实验结果表明在不改变传统高分子膜基本化学成分的前提下,微纳结构超疏水表面具有良好的血液相容性,可应用于与血液相接触的生物医用材料表面设计。此外,本文还对聚-（氮异丙基丙烯酰胺-co-苯乙烯）-g-聚氮异丙基丙烯酰胺纳米粒子[PNIPAM-g-P（NIPAM-co-St） Nanoparticles, PNNS-NPs]的制备及其生物相容性进行了初步研究。实验中,我们用透射电镜、粒度分析、Zeta电位、接触角测试、溶血试验和体外凝血时间等方法研究了粒子的形貌、粒径、所带电荷和表面亲疏水性及抗凝血性能。研究结果表明这种纳米粒子具有核壳结构,粒径约为134.6nm,尺寸均一,分散性好,呈电负性,并且具有良好的血液相容性。与此同时,本文还对PNNS-NPs的细胞相容性进行了评价,通过纳米粒子与人脐静脉内皮细胞（HUVECs）共育的方式,进一步研究这种粒子的生物安全性,结果表明PNNS-NPs亦有良好的细胞相容性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 抗凝血生物材料
• 1.1.1 抗凝血生物材料的研究意义
• 1.1.2 生物材料表面的凝血机制
• 1.1.3 抗凝血生物材料表面设计
• 1.1.4 抗凝血生物材料的生物相容性评价
• 1.2 纳米技术在生物材料领域的应用
• 1.2.1 生物诊断与治疗
• 1.2.2 新型药物和基因控释载体
• 1.2.3 组织工程和再生医学材料
• 1.3 仿生生物材料的研究
• 1.3.1 仿生学的重要意义
• 1.3.2 仿生生物材料的研究进展
• 1.4 本文的研究目的和主要研究内容
• 1.4.1 本文的研究目的
• 1.4.2 本文的主要研究内容
• 第二章 仿荷叶表面聚苯乙烯微纳结构膜的制备及其血液相容性研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要实验原料与仪器
• 2.2.2 仿荷叶表面聚苯乙烯纳米管膜的制备
• 2.3 测试与表征
• 2.3.1 扫描电子显微镜观察
• 2.3.2 水接触角测试
• 2.3.3 抗凝血性能测试
• 2.4 实验结果和讨论
• 2.4.1 真实荷叶表面的分级微纳结构分析
• 2.4.2 聚苯乙烯纳米管膜表面形貌分析
• 2.4.3 聚苯乙烯纳米管膜表面的疏水性分析
• 2.4.4 抗凝血性能分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 聚丙烯超疏水膜的制备及其血液相容性研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 主要实验原料与仪器
• 3.2.2 聚丙烯超疏水膜的制备
• 3.3 测试与表征
• 3.3.1 扫描电子显微镜观察
• 3.3.2 水接触角测试
• 3.3.3 抗凝血性能测试
• 3.4 实验结果与讨论
• 3.4.1 聚丙烯超疏水膜表面形貌
• 3.4.2 水接触角分析
• 3.4.3 抗凝血性能分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 聚氨酯/聚丙烯超疏水复合膜的制备及其血液相容性评价
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 主要实验原料与仪器
• 4.2.2 简单共混制备聚氨酯/聚丙烯超疏水复合膜
• 4.3 测试与表征
• 4.3.1 扫描电子显微镜观察
• 4.3.2 衰减全反射红外光谱测试
• 4.3.3 力学性能测试
• 4.3.4 水接触角测试
• 4.3.5 抗凝血性能测试
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 表面形貌分析
• 4.4.2 红外图谱分析
• 4.4.3 力学性能分析
• 4.4.4 水接触角分析
• 4.4.5 抗凝血性能分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 PNNS-NPs的生物相容性研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 主要实验原料与仪器
• 5.2.2 实验试剂的配制
• 5.2.3 PNNS-NPs的制备
• 5.3 测试与表征
• 5.3.1 透射电镜分析
• 5.3.2 粒径与Zeta电位测量
• 5.3.3 水接触角测试
• 5.3.4 体外动态凝血时间测试
• 5.3.5 溶血时间测试
• 5.3.6 细胞相容性测试
• 5.4 实验结果和讨论
• 5.4.1 形貌与粒径分析
• 5.4.2 表面Zeta电位分析
• 5.4.3 水接触角分析
• 5.4.4 体外凝血时间测定
• 5.4.5 溶血试验结果分析
• 5.4.6 细胞活性影响及毒性评价
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 本论文的创新点
• 6.3 后续工作展望
• 参考文献
• 在读硕士期间发表的学术论文
• 致谢