聚羟基脂肪酸酯的亲水性、聚集态相行为和等离子体表面改性后的生物相容性研究

来源 :复旦大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaozhu222
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聚羟基脂肪酸酯因其生物绿色合成、生物可降解、优良的生物相容性和可控的力学性能而受到广泛关注与研究,并且是理想的心血管组织工程材料。本论文从以下三方面对聚羟基脂肪酸酯进行了深入研究:水分子在PHBHHx中的扩散行为,不同聚羟基己酸(HH)共聚比x的PHBHHx膜的力学性能与聚集态相行为间的关系以及低温等离子体表面处理丝素蛋白改性后PHBHHx膜的生物相容性,最终得出以下结论:1.水分子在PHBHHx扩散过程中至少存在三种形态:凝聚态水,高分子结合态水和自由态水;2.水分子在PHBHHx膜中的扩散过程为:首先水分子以凝聚态水扩散进入由于溶剂挥发产生的微孔(micro-voids)中,或者在膜表面分散成自由水;然后逐渐扩散入膜中与高分子链段上的亲水基团(如C=O和C-O-C)以氢键相互作用形成高分子结合态水;并且水分子会优先扩散进入松散的高分子非结晶区域,然后再渗透进入致密的结晶区域;3.根据Fickian定律,水分子在PHBHHx膜中的扩散系数D为7.8±0.7×10-8cm2 s-1;4. PHBHHx骨链上的C=O和CH基团表现出快慢两个自旋-晶格弛豫时间T1和旋转坐标下的自旋-晶格弛豫时间T1ρ,说明它们存在两种不同的运动方式,即快运动和慢运动;对于不同羟基己酸(HH)的共聚比x(12 mol%和18mol%)的PHBHHx,我们发现:较大的x,无论是慢运动还是快运动的聚集相,其T1和T1ρ弛豫时间都较小,这表明增加HH的比例可以使主链上的C=O和CH处于相对较柔性的环境,从而使整体膜的韧性增加;由于T1的大小反映了数十纳米尺度的物质运动性质,T1ρ的大小反映了数纳米尺度的物质运动性质,因此可以推断x=18 mol%的PHBHHx膜较x=12 mol%的PHBHHx膜在数纳米至数十纳米尺度的分子运动更快,聚集相更为柔性;5.通过利用12脉冲偶极滤波技术抑制具有短自旋-自旋晶格弛豫时间T2的刚性相信号,从而可将大部分的柔性相信号得以保留。对于x=12和18mol%的PHBHHx膜,实验发现,当脉冲循环次数Ncycle=7时,能较理想地滤除刚性相的信号,保留柔性相的信号;进一步比较两者柔性相的T1和T2,可以发现T1(x=12 mol%)>T1(x=18 mol%);T2(x=12 mol%)<T2(x=18 mol%),从而推测x=18 mol%的PHBHHx,其柔性相(mobile phase)相比于x=12 mol%的PHBHHx的柔性相处于更快的运动状态,即共聚比x较高的PHBHHx膜,其柔性相处于更为自由的环境,导致该膜的拉伸能力较强,但是强度有所减弱;6.经低温等离子体辐照后,PHBHHx膜的表面粗糙度提高,亲水性改善;7.相对于未处理的PHBHHx膜,等离子体处理的PHBHHx膜具有更强的丝素蛋白吸附能力,从而具有更强的抵抗体内血流高剪切作用的能力;8.当人平滑肌细胞在支架材料上培养7天后,经丝素蛋白表面修饰等离子体处理的PHBHHx膜表现出更为出色的生物相容性,能够很好的促进人平滑肌细胞的生长繁殖,并形成单细胞层且能刺激细胞外基质分泌。
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