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基于多巴胺自聚合及肝素固定改善钛的血液相容性

Vol.33

高等学校化学学报No.12012年1月CHEMICAL JOURNAL OF CHINESE UNIVERSITIES 90 95

基于多巴胺自聚合及肝素固定改善钛的血液相容性

基于多巴胺自聚合及肝素固定

改善钛的血液相容性

谢槟,李贵才,代璐,杨苹,黄楠

(西南交通大学材料先进技术教育部重点实验室,成都610031)

摘要利用多巴胺自聚合及肝素固定的方法对纯钛进行表面修饰,以改善其血液相容性.采用水接触角测量、X 射线光电子能谱(XPS )和甲苯胺蓝法(TBO )等方法对所修饰的材料进行了表征.采用溶血实验检测了材料的溶血性能,并结合活化部分凝血活酶时间(APTT )测试和血小板黏附实验对所修饰材料的血液相容性进行了评价.结果表明,多巴胺能够在钛表面实现自聚合,肝素可以共价接枝在聚多巴胺层上,经肝素修饰后的材料的表面亲水性显著提高,而且具有较低的溶血率,APTT 时间显著延长,血小板的黏附数量和被激活程度也显著降低.因此,纯钛经多巴胺自聚合以及肝素接枝修饰后的血液相容性得到了显著改善,有望成为具有抗凝血功能的新型心血管植入材料.

关键词钛;多巴胺;肝素;血液相容性

中图分类号

O625.3文献标识码A DOI :10.3969/j.issn.0251-0790.2012.01.015收稿日期:2011-

01-24.基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:2010XS32)、国家“九七三”计划项目(批准号:2005CB623904)和国家自

然科学基金(批准号:30870629)资助.

联系人简介:杨苹,女,博士,教授,博士生导师,主要从事生物材料研究.E-mail :yangpingswjtu@http://www.wendangku.net/doc/96fc3406ed630b1c59eeb547.html 良好的血液相容性是心血管植入材料发挥作用的基本前提,由于材料表面直接与血液环境接触,

因此材料表面改性与抗凝生物分子修饰被认为是抑制凝血、改善血液相容性的良好途径[1].目前,表

面接枝的抗凝分子有肝素[2]、白蛋白[3]、水蛭素[4]和磷脂基团[5]等.肝素具有较强的抗凝血性,在临

床上被广泛用作抗凝血、抑制血栓形成的药物[6].基于此,研究者将肝素固定于材料表面,显著改善

了材料的血液相容性.例如,Foley 等[7]首先对聚合物表面进行预处理,然后通过共价键结合肝素分

子,提高了材料表面的抗凝血性能,延长了静脉植入导管的通畅时间.Zhu 等[8]在膨体聚四氟乙烯表

面固定叠氮化壳聚糖,再与肝素共价连接,显著减少了血小板的黏附和变形.Tan [9]和Steffen 等[10]也

将肝素固定在材料表面,改善了材料的血液相容性.然而,对于血管支架等植入物所用的无机材料,欲在其表面引入稳定结合的生物分子一直是技术难点,并且步骤复杂不便于实际应用.

多巴胺是海洋贻贝黏附蛋白交联过程中的关键成分,将欲修饰的材料在多巴胺溶液中进行简单的浸涂即可形成强力附着于矿物质、金属及高分子等多种材料表面的复合层.其机理是多巴胺易被氧化为多巴醌,多巴醌与多巴胺之间发生反歧化反应形成自由基,从而交联聚合,或者醌基与多巴胺分子

的氨基发生Michael 加成反应形成聚多巴胺

[11,12](Scheme 1).在多巴胺自聚合的同时,部分酚羟基与金属或金属氧化物形成不可逆的有机金属络合物,从而在基体表面形成强力结合的聚多巴胺层.这种复合层富含易被氧化的邻苯二酚,可与含有伯氨基(—NH 2)、仲氨基(—NH )或巯基(—SH )的生物分子发生Schiff 碱反应或Michael 加成反应[12 14],使其与聚多巴胺层以稳定的共价键连接,从而将生物分子固定于基体表面,为材料表面的生物分子修饰提供

了一个平台.Zhu 等[15]通过聚多巴层[Poly (DOPA )]将肝素共价固定于聚偏氟乙烯(PVDF )微孔膜上,

显著改善了膜的亲水性,有望提高膜的血液相容性.Jiang 等[11]采用类似方法将肝素共价固定于聚乙

烯(PE )表面,显著提高了PE 的抗凝血性.Poh 等[16]借助于聚多巴胺层将血管内皮生长因子(VEGF )

固定在钛基表面,发现内皮细胞在其表面的附着、活力和增殖能力显著增强.目前,借助于聚多巴胺