【摘 要】
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近年来,心血管疾病成为影响人类健康的重要因素之一。血管支架是治疗动脉粥样硬化等血管疾病的重要手段,但支架作为异物植入体内后,植入处会出现炎症、再狭窄等问题。对支架材料表面进行改性、修饰,如在材料表面引入功能性分子、离子等,可提高材料表面的生物相容性。实际上,植入材料表面改性的研究一直是本领域的研究热点。锌,作为人体主要生命元素,对人体组织、细胞的生物学行为有重要影响。旨在改善或调节血管细胞在材料表
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近年来,心血管疾病成为影响人类健康的重要因素之一。血管支架是治疗动脉粥样硬化等血管疾病的重要手段,但支架作为异物植入体内后,植入处会出现炎症、再狭窄等问题。对支架材料表面进行改性、修饰,如在材料表面引入功能性分子、离子等,可提高材料表面的生物相容性。实际上,植入材料表面改性的研究一直是本领域的研究热点。锌,作为人体主要生命元素,对人体组织、细胞的生物学行为有重要影响。旨在改善或调节血管细胞在材料表面的生物学行为,本文研究了一种载锌多巴胺薄膜材料。因多巴胺可发生自聚合反应,同时,多巴胺结构内还存在羧基、酚羟基等官能团,故可将金属离子引入多巴胺使形成配位键。利用该鳌合作用,本文将具有重要生理功能的锌离子引入到316L不锈钢(SS)表面。通过材料学表征和生物学评价,筛选出最佳锌离子浓度和薄膜制备工艺,并探索了锌离子浓度、制备工艺等对生物学行为影响。首先,在SS光滑表面利用多巴胺引入锌离子,构建载锌聚多巴胺薄膜。通过对载锌薄膜表面的亲疏水性、形貌、成分进行定性分析,结果表明锌离子成功鳌合在材料表面;通过对膜厚、锌离子总量与释放量进行定量分析,结果证明锌离子在样品表面能够持续稳定释放。对载锌聚多巴胺薄膜进行血液和细胞相容性评价,结果表明,载锌薄膜样品上锌离子能够促进血小板的粘附与激活以及纤维蛋白原的粘附与变性;但当锌离子浓度大于1.295μg/cm~2时,会抑制血小板的粘附与激活以及纤维蛋白原的变性。同时,锌离子的引入会促进内皮细胞、平滑肌细胞和干细胞的粘附与增殖。通过黄嘌呤与黄嘌呤氧化酶的刺激,结果显示,锌离子对内皮细胞有保护作用,可以维持细胞的形态,具有一定的抗氧化损伤能力。对载锌聚多巴胺薄膜进行分子生物学评价,QPCR基因结果显示,锌离子刺激更长时间后,内皮细胞的锌转运蛋白家族(Zn T-1)、金属硫蛋白(MT)和金属转录因子(MTF-1)基因表达更高,并且3种基因结果均显示,样品Z-300抑制基因表达,Z-3000促进;锌转运蛋白家族(ZIP-1)的基因表达与之相反。Western Blot蛋白结果显示,Zn T-1和MT蛋白在内皮细胞株上的表达量较少。动物实验结果显示,高浓度锌离子(Z-3000)可以促进新生组织的生长和新的内皮层产生,具有一定抗氧化损伤能力;同时,Z-3000能够维持平滑肌细胞收缩表型,具有良好的生物相容性。综上所述,借助多巴胺与金属锌离子之间的鳌合作用,本文在材料表面成功制备含不同浓度锌离子的多巴胺膜,膜层具有稳定性,可有效促进血管壁细胞生长,增加Zn T-1、MT、MTF-1等基因的表达,具有一定抗氧化损伤能力。本研究对心血管生物材料的表面改性具有推动作用。
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