智能型聚吡咯药物芯片的制备与性能研究

论文摘要

药物芯片是应用微机电技术（MEMS）,将微型化、智能化、集成化、可控化的特点整合到药物释放领域中,所开创的新一代药物释放体系。药物芯片具有的潜在微电子集成性,按需按时的给药方式,以及微小灵活的个体体积,使其在药物分析、分析化学、化学检测、组合化学、微生物学、特别是疾病治疗中具有很大应用前景。目前所制备的药物芯片基本上以单晶硅为基底,通过微机电技术、显微操作技术完成芯片的制备;制备好的芯片可按照设定的方式进行药物的存储与释放。药物芯片的优点是体积微小,不同生产批次间重复性高,但目前药物芯片的制作工艺繁琐,特别是储药技术要求较高。针对现有药物芯片的不足之处,本论文将导电聚合物聚吡咯（PPy）所具有的药物储存释放性能与硅芯片技术相结合,制备出了一种新型的聚吡咯药物芯片。该药物芯片具有药物储存简单、药物释放模式多样、细胞相容性好的特点。本论文的主要研究内容如下:（1）通过MEMS技术在硅片的表面构建由若干金微电极组成的金电极阵列;（2）通过电化学法依次在每个金微电极上生长掺杂了相同或不同药物的聚吡咯膜（Pyy-Drug）,以获得基于聚吡咯的药物芯片;（3）对上述制备出的药物芯片,通过外部施加电位的变化进行药物控制释放研究;（4）对药物芯片进行细胞毒性测试。主要研究结果如下:（1）在面积为6.0mm×6.0mm的硅片表面制备出数目为6×6,每个电极尺寸为150μm×150μm×0.3μm的金微电极阵列;（2）制备出固载了药物磺基水杨酸（SSA）和三磷酸腺苷（ATP）的聚吡咯药物芯片;（3）药物芯片释放药物的速率可以通过改变释放电位进行调节,药物芯片释放药物的模式（连续释药或脉冲释药）可以通过改变释放药物的电极数目、释放时间以及释放次序进行调节;（4）药物芯片的稳定性可以通过制备双层聚吡咯膜进行改善,而双层膜的存在又可以进一步对药物释放的速率进行调控;（5）细胞毒性测试（MTT）结果显示药物芯片具有良好的细胞相容性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 引言
• 1.1 智能型药物控制释放系统
• 1.1.1 智能控制释放系统概述
• 1.1.2 智能水凝胶分类
• 1.1.3 智能型药物释放系统
• 1.1.4 智能控释技术的问题与展望
• 1.2 微机电技术在药物释放领域中的应用
• 1.2.1 微机电系统技术概述
• 1.2.2 微机电系统技术在药物释放领域的应用
• 1.3 导电高分子聚吡咯在药物释放领域中的应用
• 1.3.1 聚吡咯（PPy）的结构特点及其用于药物释放的原理
• 1.3.2 以聚吡咯为载体进行药物释放的综述
• 1.3.3 以聚吡咯为药物载体进行药物控制释放的机制
• 1.4 本论文的研究目的和主要研究内容
• 1.4.1 目前药物芯片的优点及缺点
• 1.4.2 本论文的研究目的
• 1.4.3 主要研究内容
• 参考文献
• 第二章 药物芯片的制备及其性能测试
• 引言
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验试剂及仪器
• 2.1.2 硅芯片上金微电极阵列的制备
• 2.1.3 固载磺基水杨酸的聚吡咯药物芯片（PPy-SSA药物芯片）的制备
• 2.1.4 固载三磷酸腺苷的聚吡咯药物芯片（PPy-ATP药物芯片）的制备
• 2.1.5 聚吡咯药物芯片的数码照片
• 2.1.6 聚吡咯药物芯片的扫描电镜表征
• 2.1.7 循环伏安测试
• 2.1.8 磺基水杨酸标准曲线的制作
• 2.1.9 三磷酸腺苷标准曲线的制作
• 2.1.10 磺基水杨酸电控制释放研究
• 2.1.11 磺基水杨酸的自释放研究
• 2.1.12 三磷酸腺苷电控制释放研究
• 2.2 实验结果
• 2.2.1 金微电极阵列的示意图
• 2.2.2 硅芯片表面金微电极阵列在金相显微镜下的数码照片
• 2.2.3 聚吡咯药物芯片金相显微镜下的数码照片
• 2.2.4 聚吡咯药物芯片的扫描电镜照片
• 2.2.5 循环伏安曲线
• 2.2.6 磺基水杨酸工作曲线
• 2.2.7 三磷酸腺苷工作曲线
• 2.2.8 PPy-SSA药物芯片释药研究
• 2.2.9 单层PPy-SSA和双层PPy-Cl/PPy-SSA（厚度比1/10）、PPy-Cl/PPy-SSA（厚度比1/2）的自释放研究
• 2.2.10 PPy-ATP药物芯片释药研究
• 2.3 结果讨论
• 2.3.1 聚吡咯释放药物原理
• 2.3.2 聚吡咯膜厚及掺杂量的计算
• 2.3.3 影响聚吡咯控制药物释放的因素
• 2.3.4 应用前景
• 参考文献
• 第三章 芯片的细胞相容性研究
• 引言
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验试剂及仪器
• 3.1.2 细胞培养所需试剂配制
• 3.1.3 细胞培养
• 3.1.4 MTT实验
• 3.2 实验结果
• 3.2.1 OD值与材料毒性评级
• 3.3 讨论
• 第四章 主要结论和研究展望
• 4.1 主要结论
• 4.2 研究展望
• 硕士期间发表论文情况
• 致谢