新型贻贝仿生聚氨酯材料的研究

论文摘要

近年来,海洋贻贝越来越受到了人们的关注。为了连接到岩石、暗礁、珊瑚、船体等表面,贻贝能够在水下环境中分泌一种含有贻贝黏附蛋白（MAPs）的粘液。这些贻贝黏附蛋白有一个共同的特点,即含有相对较多的L-3,4-二羟基苯丙氨酸（多巴）,它是一种由酪氨酸后转移修饰作用生成的含儿茶酚氨基酸。研究表明,儿茶酚基团在贻贝的黏附机理中起着至关重要的作用。本文期望将儿茶酚基团的黏附性与聚氨酯的生物相容性结合,制备一种新型的组织工程材料。通过合成一种含有多巴胺的二胺化合物,作为扩链剂通过氨基与聚氨酯预聚体中异氰酸基的反应,将儿茶酚基团引入到了聚氨酯分子链中,合成了不同软段和分子量的聚氨酯并研究了其性能和细胞亲和性。红外光谱、核磁共振谱图、飞行时间质谱、凝胶渗透色谱等结果确定了新型扩链剂的结构并证明了儿茶酚基团成功地引入到了聚氨酯分子链中;DSC结果表明,随着软段分子量的增加,聚氨酯更容易结晶,儿茶酚基团对结晶行为存在一定的影响;TGA结果显示,聚氨酯硬段和软段的失重分别出现在300oC-350oC和370oC-470oC范围内;从AFM图中可以看出,聚氨酯有明显的相分离,并存在结晶,与DSC结果一致;在脂肪酶的催化下,材料能发生降解,其中PCL2000-LDA和PCL3000-LDA的降解率较大;细胞实验结果显示,儿茶酚的引入能促进材料对细胞的黏附,且细胞在材料表面均匀分布。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 生物材料
• 1.1.1 概述
• 1.1.2 生物材料的发展
• 1.2 组织工程
• 1.2.1 概述
• 1.2.2 细胞与支架材料的相互作用
• 1.2.2.1 黏附与铺展
• 1.2.2.2 迁移
• 1.2.2.3 细胞聚集
• 1.3 聚氨酯
• 1.3.1 概述
• 1.3.2 聚氨酯医用材料的发展
• 1.4 贻贝黏附
• 1.4.1 概述
• 1.4.2 贻贝黏附蛋白
• 1.4.3 贻贝黏附机理
• 1.4.3.1 配位键合
• 1.4.3.2 双原子螯合
• 1.4.3.3 桥接双原子螯合
• 1.4.3.4 单原子螯合/混合单原子-双原子螯合或氢键键合
• 1.4.4 贻贝仿生前沿
• 1.5 本文研究的意义及主要内容
• 第二章 新型扩链剂与主链含儿茶酚基团的聚氨酯
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 实验仪器与测试条件
• 2.2.3 新型扩链剂LDA的合成
• 2.2.3.1 HCl乙酸乙酯溶液的制备
• 2.2.3.2 Boc保护赖氨酸（Boc-Lysine-Boc）的合成（氨基保护反应）
• 2.2.3.3 活化酯（（Boc）2-Lysine-NHS）的合成（活化反应）
• 2.2.3.4 酰胺化产物（（Boc）2-Lysine-DA）的合成（酰胺化反应）
• 2.2.3.5 多巴胺基赖氨酸（Lysine-DA, LDA）的合成（脱保护反应）
• 2.2.3.6 合成路线
• 2.2.4 含儿茶酚基团聚氨酯的合成
• 2.2.4.1 合成方法
• 2.2.4.2 合成路线
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 新型扩链剂LDA的表征
• 2.3.1.1 傅里叶转变红外光谱分析
• 2.3.1.2 核磁共振分析
• 2.3.1.3 飞行时间质谱分析
• 2.3.1.4 高效液相色谱分析
• 2.3.2 含儿茶酚基团聚氨酯的表征与性能测试
• 2.3.2.1 傅里叶转变红外光谱分析
• 2.3.2.2 核磁共振分析
• 2.3.2.3 凝胶渗透色谱分析
• 2.3.2.4 差热分析
• 2.3.2.5 热重分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 新型贻贝仿生聚氨酯支架材料
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 实验仪器与测试条件
• 3.2.3 新型贻贝仿生聚氨酯的合成
• 3.2.3.1 合成方法
• 3.2.3.2 合成路线
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 新型贻贝仿生聚氨酯的结构表征和性能测试
• 3.3.1.1 傅里叶转变红外光谱分析
• 3.3.1.2 核磁共振分析
• 3.3.1.3 凝胶渗透色谱分析
• 3.3.1.4 差热分析
• 3.3.1.5 原子力显微镜分析
• 3.3.1.6 接触角分析
• 3.3.1.7 降解实验结果分析
• 3.3.2 新型贻贝仿生聚氨酯支架的细胞亲和性讨论
• 3.3.2.1 WST结果分析
• 3.3.2.2 细胞在材料表面的生长情况
• 3.3.2.2.1 光学显微镜分析
• 3.3.2.2.2 细胞荧光标记分析
• 3.3.2.2.3 扫描电子显微镜分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 全文总结
• 参考文献