文档介绍：1
第九讲生物材料的表面修饰
目标: 保留装置整体性能的基础上,改变材料的表面特性以增强材料在生物环境中的性
能。
特殊目的:
1. 清洁表面
2. 减少/去除表面的蛋白吸附
z 降低对植入物和体外装置不希望和不可控的响应
C3b/IgG 吸附⇒ WBCs 的活化
z 降低在生物传感器和生物检测过程中非特异性吸附(噪音和污垢)
z 目前的方法:与水结合,亲水性表面
PEO 是当前的“金标准”
3. 减少/去除细胞粘附
z 创造一种表面,该表面模拟了生物体天然抗细胞粘附特性
如:生命体血浆白蛋白:本能地对体液和组织中的成份的亲和性低(考虑到它在血
液中的高浓度—60wt%的蛋白!)
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4. 促进细胞附着/粘附
z 改善γ1(改变化学性质⇒增强蛋白吸附)
z 表面产生正电荷
- 许多蛋白都带有表面纯负电荷
⇒增强蛋白吸附
- 细胞多糖-蛋白质复合物带有负电荷⇒非特异性吸附
提示:很强的++表面能抑制
细胞生长
z 增加表面粗糙度/孔隙率
- 促进细胞粘附(增加键合的表面积)
- 能抑制细胞生长
z 表面键合细胞粘附配合体
- 粘附蛋白(血清纤维结合蛋白)
- 粘附蛋白抗原决定基:RGD(血清纤维结合蛋白,胶原….)
YIGSR ( 层粘蛋白 B1)
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z 亲水性表面
- 去除蛋白吸附
z 疏水性表面
- 固有的弱表面/细胞界面
- 利用血流产生的剪切力
z 表面结合肝素
- 覆盖血管的内皮细胞自然表面
- 结合抗凝血酶使得因子 Xa 和凝血酶失活
z 表面键合白蛋白
- 血小板无配位体(若 HAS 变性能粘附吗?如何?)
z 白蛋白亲和性涂层
- 大量吸附了血液中白蛋白的表面产生了惰
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性涂层,如胆红素 Kd~10 l/mol
z 内皮细胞粘附
- 天然血管衬胆⇒溶血纤的活性
(纤维蛋白水解)
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6. 减少细菌粘附伞或纤毛
(~1um)
细菌粘附
¾ 通过细胞壁的蛋白和多聚糖
(非特定性)
¾ 血浆蛋白中的特殊受体
(如: 与纤维蛋白原/纤维蛋白结合,FN,VN)
¾ 纤毛促进了最初的表面粘附
细菌细胞壁如:大肠杆菌细菌细胞壁
(革兰氏阴性) (革兰氏阳性)
如:葡萄状球菌,
脂多糖
肽聚糖
蛋白质
z 惰性涂层
亲水性聚合物,HSA
z 杀菌剂
-含 Ag 涂膜
-抗生素(如:庆大霉素洗脱膜)
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-细胞壁-干扰剂(阳离子)
ⅰ)非哺乳动物抗细菌的肽:
两亲性的螺旋型结构(如:LKLLKKL)
ⅱ)阳离子聚合物(如:亲脂侧链)
7. 改变传输性能
-调整水、治疗剂的传输,等等
如:交联剂(惰性)或 pH 值(活性)
8. 增强润滑性(降低摩擦/磨损)
体内:亲水性表面
9. 提高硬度
增强耐磨性
10. 增强耐腐蚀/耐降解性
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表面修饰方法
A. 等离子体处理
等离子体:在施加电场作用下离子/电子产生的离子化的气体(离子,电子,自由基,
原子,分子)A+e A++2e
用途:
1. 表面刻蚀
¾ 使用惰性气体(如,Ar)
¾ 目的:去除杂质,增加粗糙度
2. 表面反应
¾ 交联聚合物表面
改善传输性能,降低表面迁移性
¾ 表面产生功能性基团
提高或降低γ1,产生活性表面
氧化一氮加以上的
氨加以上的
六氟乙烷
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缺点:
a. 尚不了解的表面化学性能
b. 无效处理的重建
O2-等离子体处理
HDPE---
PDMS—
时间
3. 涂层沉积
¾ 接枝聚合层
等离子体+单体⇒自由基聚合的表面层
亲水性单体:羟乙基甲基丙烯酸盐(HEMA),N-乙烯基-2-吡咯烷酮(NVP),甲
基丙烯酸(MAA),丙烯酰胺(