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随着科技的飞速发展、生活水平的提高以及人类平均寿命的延长,生物医用材料已成为现代医疗手段中举足轻重的一部分。医用敷料因其需求量的与日俱增以及使用范围的广泛,在生物医用材料领域占有不可忽视的地位。医用敷料能有效保护创面不受外界病原体侵害,减少因皮肤屏障受损而引起的各种并发症,并为伤口愈合提供适宜的环境。合适的医用敷料对于那些长期受慢性伤口困扰以及体表皮肤大面积或损伤缺失的患者来说尤为重要,也为后续的治疗奠定良好的基础。氧化石墨烯(Graphene oxide)是一类具有理想化学活性、生物相容性和较低生产成本的碳材料。因其独特的二维结构、丰富的含氧基团和巨大的比表面积,氧化石墨烯在细胞成像、生物传感器、药物运输和组织工程中展现出巨大的应用前景。为了进一步改善氧化石墨烯的分散性和实现功能多样化,对其进行适当的修饰改性已成为拓展氧化石墨烯应用范围和改善该类材料使用效果的重要手段。核苷酸作为核酸的组成原料,是生命机体本身具有的一类物质,同时起着调节细胞的生命形态、能量代谢、蛋白质生物合成等重要作用。随着大规模工业化生产的实现,核苷酸及其衍生物已被广泛应用于食品、医药、化妆品及农业生产中。其中,胞磷胆碱和三磷酸腺苷是两类常见的内源性核苷酸,可促进细胞的修复和再生功能,具有优越的生物相容性。鉴于以上情况,本文选用水溶性良好、价格低廉的核苷酸钠盐:胞磷胆碱钠(CDPC)和三磷酸腺苷二钠(ATP)以及具有优越抗菌性能的稀土镧离子(La3+)协同改性氧化石墨烯,再与无毒、无刺激、环境友好的PVA材料复合,从而设计合成了一系列PVA/改性氧化石墨烯纳米复合物,并评估了其作为医用敷料潜在制备原料的基本结构性质和生物性能。具体的研究路线如下:(1)本论文选用带有两性离子结构的胞磷胆碱钠(CDPC),采用1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)和N-N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)充分活化氧化石墨烯(GO)片层上的羧基,制备了氧化石墨烯-胞磷胆碱钠(GO-CDPC)复合物。通过XRD、TGA、Raman等现代分析手段,研究了 GO和CDPC不同质量配比下所得复合物的结构性能。实验结果表明,当GO和CDPC的质量比为1:4时,通过化学键连和吸附作用进入GO层间的CDPC分子最多,改性效果最好,选用这一比例所得的GO-CDPC与La3+复合,得到氧化石墨烯-胞磷胆碱钠-镧(GO-CDPC-La)纳米复合物。FTIR、EDS、XPS、TEM和SCA的分析结果进一步确认GO-CDPC和GO-CDPC-La纳米复合物已被成功合成,且具有良好的亲水性和分散性。MTT实验证明,不同浓度的GO-CDPC和GO-CDPC-La所对应的细胞毒性均在0级和1级分布,生物相容性良好。采用大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的对所得改性氧化石墨烯的抗菌性进行研究,实验结果表明,与GO-CDPC相比,GO-CDPC-La抑菌作用显著增强,同时对金黄色葡萄球菌显现出更优越抗菌效果。(2)为了进一步提高氧化石墨烯的分散性、抗菌性和生物相容性,我们选用带负电的三磷酸腺苷二钠(ATP)分子对其进行修饰改性,合成了氧化石墨烯-三磷酸腺苷二钠(GO-ATP)。通过XRD、TGA、Raman等现代分析手段,研究了 GO和ATP不同质量配比下的合成的GO-ATP结构性能。实验结果表明,当GO和ATP的质量比为1:4时,通过化学键连和吸附作用进入GO层间的ATP分子最多,改性效果最好,将这一比例所得的GO-ATP与稀土离子La3+复合,得到了 GO-CDPC-La纳米复合物。FTIR、EDS、XPS、TEM和SCA的分析结果进一步确认GO-ATP和GO-ATP-La纳米复合物已被成功合成,且GO-ATP和GO-ATP-La的亲水性显著提高,在水溶液中具有良好的分散性;细胞毒性实验结果表明,不同浓度的GO-ATP和GO-ATP-La对应的细胞毒性均在0级和1级分布,生物相容性良好,符合生物医用材料的基本要求。抗菌实验结果表明,与GO-ATP相比,GO-ATP-La抑菌能力大大增强,同时对金黄色葡萄球菌显现出更佳的抗菌效果。(3)在上述工作的基础上,为了进一步探讨所得改性氧化石墨烯作为新型纳米填料在医用敷料中的应用,我们选用具有理想理化性能的PVA与其进一步复合,通过溶液插层法合成了 一系列高分子纳米复合材料:PVA/GO-CDPC、PVA/GO-CDPC-La、PVA/GO-ATP 和 PVA/GO-ATP-La。XRD测试结果表明,GO-CDPC、GO-CDPC-La、GO-ATP和GO-ATP-La可在PVA基质中完全剥离并均匀分散。TG分析结果表明,由于改性氧化石墨烯片层和稀土离子的隔热隔氧能力,所得PVA/改性氧化石墨烯纳米复合物的热稳定性有所提高。SCA和吸水率实验结果表明,PVA/GO-CDPC、PVA/GO-CDPC-La、PVA/GO-ATP 和 PVA/GO-ATP-La 的亲水性有一定的提高,并能有效吸收伤口渗出液,同时保持伤口湿润。细胞毒性和细胞粘附实验表明,PVA/改性氧化石墨烯材料的相对细胞增殖率均在80%以上,生物相容良好,且细胞可在所得纳米复合薄膜上正常粘附和生长,使其具有促进伤口愈合的能力。细菌粘附实验结果表明,由于GO-ATP呈电负性,对同样带负电的细菌有一定的排斥作用,PVA/GO-ATP比PVA/GO-CDPC呈现更强的抗细菌粘附能力。具有优异杀菌作用的La3+的引入使得PVA/GO-CDPC-La和PVA/GO-ATP-La的抗菌性进一步提高,能有效对抗大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的粘附和表面增殖,将其作为医用敷料可大大降低伤口感染风险,促进伤口愈合。