第一篇：香菇多糖及其衍生物對(duì)醫(yī)用高分子材料表面修飾的研究

創(chuàng)先職稱論文發(fā)表網(wǎng) 004km.cn 香菇多糖及其衍生物對(duì)醫(yī)用高分子材料表面修飾的研究

摘要: 生物醫(yī)用高分子材料是一類對(duì)生物體組織進(jìn)行修復(fù)、替代與再生的功能高分子材料，與人類生命健康密切相關(guān)。生物醫(yī)用高分子材料的表面性能和生物相容性對(duì)材料的應(yīng)用具有十分重要的影響。目前，為了提高生物醫(yī)用材料的表面性能和生物相容性，對(duì)材料進(jìn)行表面修飾是最直接和有效的方法。

關(guān) 鍵 詞:香菇多糖，醫(yī)用高分子材料，光化學(xué)修飾，層層自組裝，生物相容性

本研究首先從香菇子實(shí)體中提取香菇多糖，然后對(duì)香菇多糖進(jìn)行衍生化修飾，再將香菇多糖及其衍生物固定在生物醫(yī)用高分子材料的表面，研究了采用不同的表面修飾方法固定香菇多糖及其衍生物，并對(duì)被修飾材料的表面性能和生物性能進(jìn)行了表征和分析，具體如下: 研究了采用光化學(xué)修飾方法在聚氨醋表面固定香菇多糖，首先制備了具有光反應(yīng)活性的香菇多糖，再利用光化學(xué)反應(yīng)將光反應(yīng)活性香菇多糖固定在聚氨酷基材表面。測(cè)試結(jié)果表明，修飾以后的聚氨酷親水性明顯提高;L一929小鼠成纖維細(xì)胞在香菇多糖修飾的聚氨酷材料表面生長良好，被修飾材料的細(xì)胞相容性得到一定程度的改善;溶血率測(cè)試以及體外血栓稱重測(cè)試表明修飾后的聚氨酷材料血液相容性得到改善;抗菌活性測(cè)試結(jié)果顯示，經(jīng)過香菇多糖修飾的聚氨醋材料表面具有明顯的抑制大腸桿菌的抗菌生物活性。

研究了采用層層自組裝與光化學(xué)修飾方法相結(jié)合在聚氨醋材料表面固定香菇多糖硫酸醋，首先合成出光反應(yīng)活性的疊氮?dú)ぞ厶?，然后將疊氮?dú)ぞ厶桥c香菇多糖硫酸酷進(jìn)行層層自組裝，再通過光化學(xué)反應(yīng)對(duì)表面自組裝層進(jìn)行交聯(lián)。測(cè)試結(jié)果表明，經(jīng)過層層自組裝與光化學(xué)表面修飾后的聚氨酷材料表面的親水性提高，修飾后的聚氨酷材料對(duì)大腸桿菌的抑制作用提高了49.1%;溶血率測(cè)試以及靜態(tài)血小板勃附結(jié)果說明修飾后的聚氨酷材料的血液相容性得到提高。研究了采用層層自組裝技術(shù)，在交聯(lián)殼聚糖基材表面固定香菇多糖硫酸醋，首先制備交聯(lián)殼聚糖基材，然后利用層層自組裝技術(shù)將香菇多糖硫酸酷固定到殼聚糖基材表面。測(cè)試結(jié)果表明，經(jīng)過修飾后的殼聚糖基材表面水接觸角顯著下降，材料表面的親水性提高;溶血試驗(yàn)結(jié)果表明經(jīng)過修飾后的材料表面血液相容性得到了一定程度的提高;并且，經(jīng)過層層自組裝修飾后的材料對(duì)大腸桿菌顯示出了十分優(yōu)異的抑制效果，其抑菌率達(dá)到100%。本研究利用光化學(xué)修飾方法以及層層自組裝技術(shù)將香菇多糖及其衍生物固定到醫(yī)用高分子材料表面，研究了修飾前后材料表面性能的變化。這些研究工作將對(duì)真菌多糖及其衍生物進(jìn)行醫(yī)用高分子材料進(jìn)行表面修飾的研究，以及構(gòu)筑具有特殊生物活性的新型多功能生物醫(yī)用高分子材料提供一種有效的途徑。

生物醫(yī)用高分子材料

生物醫(yī)用高分子材料是能直接與生理系統(tǒng)接觸并發(fā)生作用，用以診斷、治療、修復(fù)或替換機(jī)體中的組織、器官或增進(jìn)其功能的高分子材料。生物醫(yī)用高分子材料可以對(duì)生物體組織進(jìn)行修復(fù)或天然替代與再生，可以通過聚合合成的方法以及從天然的環(huán)境中提取獲得，是生物醫(yī)用材料的重要組成之一。生物醫(yī)用高分子材料按照用途可以分為人體功能替代或修復(fù)用高分子材料、藥用高分子材料、高分子醫(yī)療器材及制品等[2]。生物醫(yī)用高分子材料是與人類生命健康密切相關(guān)的，對(duì)人體組織、體液不產(chǎn)生不良反應(yīng)的材料。生物醫(yī)用高分子材料是特種功能材料中的一員，是具有知識(shí)密集、技術(shù)密集、高附加值的材料。同時(shí)醫(yī)用高分子材料也是一門多學(xué)科交叉的邊緣學(xué)科，它涉及材料學(xué)、組織工程學(xué)、醫(yī)學(xué)、物理、化學(xué)以及臨床醫(yī)學(xué)等諸多學(xué)科領(lǐng)域。醫(yī)用.高分子材料耐生物老化性強(qiáng)，長期植入具有良好的生物穩(wěn)定性和物理、力學(xué)性能，易加工成型，原料易得，消毒滅菌簡(jiǎn)便，己成為生物醫(yī)用材料中用

創(chuàng)先職稱論文發(fā)表網(wǎng) 004km.cn 途最廣、用量最大的品種，近年來需求量增長十分迅速。生物醫(yī)用高分子材料的研究現(xiàn)狀生物材料的發(fā)展歷史悠久，早在公元前3500年，人們就利用天然的物質(zhì)和材料治療疾病，如中國人和古埃及人利用棉花纖維、馬鬃做縫合線，用柳樹枝和象牙修復(fù)失牙;古印第安人用木片修補(bǔ)受傷的顱骨。到了16世紀(jì)，人們開始用金屬或陶瓷做齒根。1951年，天然橡膠的硫化技術(shù)問世，由天然高分子硬橡木制作的人工牙托和顱骨開始用于臨床。盡管生物醫(yī)用材料的發(fā)展可以追溯到幾千年前，但是取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展還是在20世紀(jì)20年代。進(jìn)入20世紀(jì)，由于高分子科學(xué)的迅速發(fā)展，大量新的合成高分子材料不斷涌現(xiàn)，高分子科學(xué)的發(fā)展為其在科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。1936年，在有機(jī)玻璃聚甲基丙烯酸甲酷的合成后，很快被應(yīng)用到牙體缺損的修復(fù)。隨著研究的深入，其性能得到了不斷的提高。20世紀(jì)50年代，有機(jī)硅聚合物開始用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，使得人工器官的應(yīng)用范圍擴(kuò)大，包括器官替代和整形等許多方面。而在70年代以后，醫(yī)用高分子材料迅速發(fā)展，逐漸成為生物材料的研究領(lǐng)域中最活躍的一部分。許多重要的醫(yī)療器械和器材的研制，如人工心臟瓣膜、人工血管、心臟起搏器、人工腎、角膜等，有力的促進(jìn)了臨床醫(yī)學(xué)的發(fā)展，80年代基本形成了一個(gè)嶄新的生物材料產(chǎn)業(yè)。生物醫(yī)用材料發(fā)展和進(jìn)步的源動(dòng)力是人類生命健康的需要，人體絕大部分組 織和器宮都是由高分子材料構(gòu)成的。因此醫(yī)用高分子材料憑借其獨(dú)特的功效和特性，成為生物材料研究的熱點(diǎn)。據(jù)相關(guān)報(bào)道，世界上己經(jīng)使用的醫(yī)用高分子材料有近百余個(gè)品種，約2000 多種制品，醫(yī)用塑料年消售額達(dá)31億美元。

西方發(fā)達(dá)國家消耗生物醫(yī)用材料年增長率約為10%一15%，而我國也以20%左右的速率迅速增長。在英國，生物材料和技術(shù)市場(chǎng)達(dá)36億歐元[7];1997年，德國投入約33億馬克的研究經(jīng)費(fèi)用于生物技術(shù)的開發(fā);在日本，政府投資2萬億日元用于生物技術(shù)領(lǐng)域的研究。我國醫(yī)用高分子材料的研發(fā)始于20世紀(jì)70年代末期，在國家科技攻關(guān)項(xiàng)目的大力支持下，形成了有一定規(guī)模的生物醫(yī)用高分子材料及其制品的產(chǎn)業(yè)，取得了一些顯著的成績。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人民生活水平的提高以及人口老齡化程度的加劇，我國對(duì)生物材料的需求不斷增加，因此必須進(jìn)一步加強(qiáng)生物材料的研究與開發(fā)。生物醫(yī)用高分子材料的特性和要求生物醫(yī)用高分子材料雖然應(yīng)用廣泛，但是作為生物材料的一種，它具有特殊的性能和特點(diǎn)。生物醫(yī)用高分子材料在使用的過程中必然會(huì)與生理系統(tǒng)(組織、血液、細(xì)胞等)發(fā)生作用，因此也決定了其性能與生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)密切相關(guān)。對(duì)于作為植入人體的高分子生物材料來說，必須滿足體內(nèi)復(fù)雜而又嚴(yán)格的要求，主要包括以下凡個(gè)方面:(1)生物功能性，即能夠?qū)ι矬w進(jìn)行疾病診斷、組織替換或修復(fù);(2)生物相容性，即材料引起適當(dāng)?shù)臋C(jī)體反應(yīng)的能力，是區(qū)別于其他高技術(shù)材料的最重要的特征，包括不引起生物體組織、血液等不良反應(yīng);(3)化學(xué)穩(wěn)定性，即耐生物老化性或可生物降解性;(4)材料無毒，不致畸、不致癌;(5)合適的物理機(jī)械性能，易加工成型。以上幾項(xiàng)中，生物相容性是最難滿足的，但卻是最重要的，是生物醫(yī)用高分子材料能否成功應(yīng)用于人體的關(guān)鍵。生物相容性主要包括組織相容性和血液相容性。組織相容性要求醫(yī)用高分子材料植入體內(nèi)后與組織、細(xì)胞接觸無任何不良反應(yīng)。血液相容性要求高分子材料植入以后，不引起血液凝聚，不發(fā)生溶血、形成血栓，不引起血液中各種成分性質(zhì)的改變等。

生物醫(yī)用高分子材料的種類目前廣泛研究和使用的生物醫(yī)用高分子材料包括天然高分子材料和化學(xué)合成高分子材料。天然高分子材料如纖維素、甲殼素、海藻酸鹽、殼聚糖、明膠、膠原等，其生物相容性良好，高分子本身無毒，可降解成無毒的小分子并被排除體外，力學(xué)性能好，利于成型，主要用于藥物釋放載體、組織誘導(dǎo)再生和組織工程等。化學(xué)合成高分子材料，它們?cè)趶?fù)雜的生物環(huán)境中能長期保持穩(wěn)定，不發(fā)生 降解、交聯(lián)或物理磨損，對(duì)

創(chuàng)先職稱論文發(fā)表網(wǎng) 004km.cn 機(jī)體也不產(chǎn)生明顯的毒副作用，并且具有良好的物理性能，如聚氨酷、聚乙烯、聚丙烯、聚硅氧烷、聚乙烯醇等，主要用于藥物釋放，人體軟組織修復(fù)等領(lǐng)域。

生物醫(yī)用材料的表面修飾

生物醫(yī)用材料修飾的目的及意義目前使用的各種生物醫(yī)用材料，沒有一種能夠完全滿足臨床使用的各項(xiàng)要求。提高生物材料的性能有兩個(gè)途徑，一是提高材料本體的性能，二是采用表面處理的方法對(duì)生物醫(yī)用材料進(jìn)行表面修飾。當(dāng)生物材料植入到人體以后，最先同時(shí)最直接與組織、細(xì)胞相接觸的是材料的表面，材料表面會(huì)很快被各種蛋白所覆蓋，形成一層蛋白吸附層，引發(fā)一系列的生化反應(yīng)。因此，提高生物醫(yī)用材料的生物相容性，采用表面修飾的方法是最直接也是最有效的。生物醫(yī)用材料的表面成分、形貌、親疏水性、表面電荷等性能都會(huì)影響材料與生物體之間的相互作用，通過物理、化學(xué)、生物等手段改善醫(yī)用材料的表面性質(zhì)，就可以提高醫(yī)用材料與人體的生物相容性。通過生物化處理和分子設(shè)計(jì)，使材料表面的結(jié)構(gòu)具有有)爭(zhēng)吐;以生物大分子中特定的官能團(tuán)為依據(jù)，在生物醫(yī)用材料表面，尤其是高分子材料表面引入相應(yīng)的官能團(tuán)，把材料的無規(guī)則吸附變成選擇性吸附;通過模仿細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的表面自組裝技術(shù)，賦予材料表面適宜細(xì)胞生長的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);通過種植、培養(yǎng)血管內(nèi)皮細(xì)胞，提高材料表面的血液相容性。生物醫(yī)用材料的表面修飾方法盡管一些生物醫(yī)用材料具有良好的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性，被廣泛應(yīng)用于人造器官、組織工程、外科整形以及藥物控釋等領(lǐng)域，然而大多數(shù)的醫(yī)用高分子材料如聚乳酸(PLA)、聚氨酷(PU)、聚己內(nèi)酷(PCL)等表面都是生物惰性的，并不具有較好的細(xì)胞相容性，因此有必要對(duì)這些生物醫(yī)用材料進(jìn)行表面改性。目前，常用的生物材料表面改性技術(shù)主要有物理吸附或涂層，化學(xué)接枝，等離子體、輝光放電和電暈放電，離子束注入技術(shù)，光化學(xué)修飾法，自組裝技術(shù)等。物理吸附或涂層物理吸附或涂層是最為簡(jiǎn)便的生物材料表面改性技術(shù)，也十分方便有效，其關(guān)鍵是要保持涂層在生物材料表面的穩(wěn)定性。在生物惰性的醫(yī)用材料表面涂覆一層具有良好細(xì)胞相容性的材料，可以使材料具有促進(jìn)細(xì)胞生長和代謝的活性。