聚乙烯醇微球和多肽水凝胶生物活性材料的研究

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论文的第一部分是聚乙烯醇树脂血液净化吸附剂的研究。血液净化疗法主要有血液透析,血液滤过,血浆置换和血液灌流。其中,血液灌流的净化作用对清除的致病物质有明显的选择性,很少影响血液中的有效成分;患者自身的血液经过净化后重新输回体内,不需要再加入外源性的物质,因此能够避免感染性疾病的发生:同时具有治疗费用相对低廉的优点,是最近十年来发展较快的一种血液净化方法。血液灌流是患者血液通过体外循环,使血液流经装有吸附剂的吸附装置,血液中的致病因子可以通过物理化学作用或生物亲和作用结合到吸附剂上而被除去,以达到治病的目的。血液灌流的核心是吸附剂。本论文的主要工作是针对临床上几种疑难的疾病,如类风湿关节炎、内毒素血症和脓毒症等,设计并制备相应的血液灌流吸附剂,用于清除血液中的致病因子。在实验中,分别考察各种吸附剂对相应致病因子的吸附能力,探索其作为血液灌流吸附剂的可行性。这部分的工作共分为三个主要部分。   论文的第一章为前言部分,在阅读了大量文献的基础上,简单介绍了血液净化疗法,并着重概述各种血液净化吸附剂的研究、发展和应用情况。论文第二章的主要内容是类风湿关节炎吸附剂的制备与性能评价。在这部分内容中首先制备了大孔交联的聚乙烯醇树脂,并且对微球的各项性能进行了表征,考察了作为吸附剂载体的可行性。结果表明聚乙烯醇树脂粒径均匀,机械强度好,微球表面具有较多的功能基团,具有较大的比表面积和孔体积,是一种优秀的吸附剂载体材料。对聚乙烯醇树脂的羟基进行活化后固定配基苯丙氨酸形成类风湿关节炎吸附剂,并对类风湿患者血浆中的类风湿因子进行了吸附测试。结果显示该吸附剂能够在短时间内快速吸附类风湿因子,其吸附率为60%,吸附容量为750IU/mL。论文第三章通过在聚乙烯醇树脂表面接枝三甲胺,己二胺,多粘菌素B和赖氨酸等配基的方法制备了数种内毒素吸附剂,分别考察了吸附剂在水溶液体系和血浆体系对内毒素分子的吸附性能。在水体系的体外静态吸附测试实验中,固定有己二胺(PVA-HDA)和多粘菌素B(PVA-PMB)配基的吸附剂对内毒素分子具有较快的吸附速度和较好的吸附性能。其中,在40EU/mL的较高的内毒素浓度下,吸附剂与水溶液的体积比为1:5时,经PVA-HDA吸附剂的吸附后,其内毒素残留量可降至0.31EU/mL以下。在体外静态的条件下,在浓度为2EU/mL和200EU/mL之间时,PVA-HDA和PVA-PMB这两种吸附剂内对内毒素的吸附量呈线性关系,表明对于内毒素分子,这两种吸附剂具有很高的吸附量。论文第四章介绍的是脓毒症吸附剂的制备和性能评价。通过制备较低分子量的高分子致孔剂,有效调整了聚乙烯醇树脂的孔结构,对聚乙烯醇微球的孔径,孔体积和比表面积进行了优化调整,使其更适宜吸附具有较小体积的细胞因子等致病因子。然后,通过引入数种胺类、氨基酸类、长链烷烃类的配基后得到脓毒症吸附剂。在体外静态吸附条件下分别对数种脓毒症吸附剂的吸附性能进行评价。结果表明十六烷胺、多粘菌素B和己二胺对TNF-Q,IL-6和IL-10表现出了较高的吸附性能,吸附率均在60%以上。   论文的第二部分是多肽超分子水凝胶的研究。   组织再生与修复一直是组织工程、生物材料等领域的研究者亟待探索解决的重大课题和所面临的严峻挑战。人体组织由于药物无法治愈的病创导致的功能丧失,目前主要依靠器官移植的治疗方法,但这一疗法有很大的缺陷和局限性。若能不依赖人工脏器和他人提供的脏器,凭借本人拥有的自然治愈能力让已丧失的机体组织和脏器再生,则最为理想。要让机体组织再生,就必须在构成机体组织细胞增殖的同时,构筑细胞的支架组织。在支架材料的设计与制备中,研究者们都尽可能的模仿生物体系中的细胞外基质。这也是生物材料领域研究者们设计材料的金准则。   在众多的生物材料中,水凝胶是一类极具科研价值和应用前景的材料之一。高分子水凝胶已经被大家所熟知,广泛应用于伤口愈合材料、美容和整容材料等等。对比于高分子水凝胶,小分子水凝胶是一类大家较为陌生的胶体物质。不同于多数由共价键交联形成的高分子水凝胶,小分子水凝胶由小分子通过自组装而形成,自组装的驱动力为非共价键力,主要包括疏水作用、靠一Ⅱ键共轭作用、氢键、离子键等等。小分子通过上述非共价键力局部有序地叠加在一起,最终形成类似超分子的结构。小分子水凝胶由非共价键力形成这一内在属性使得它能快速地对外界刺激做出响应。例如,胶到溶液之间的转换能通过温度、pH值、离子强度、酶催化、光催化甚至电场等手段加以调控。尤其是酶催化、光催化以及电场控制这些手段能在不影响细胞生长的条件下实施,具有生物相容性高的特点。具备了这一特性,小分子水凝胶可作为一类可注射的水凝胶材料使用。   论文的第五章是模拟胶原蛋白的多肽小分子水凝胶的制备和性能研究。主要内容是模拟胶原蛋白GXY三肽结构,采用固相合成的方法合成了一系列多肽小分子。多肽小分子的设计是基于本实验室研究比较成熟的具有最低成胶浓度的Nap-GFFY序列的多肽小分子,然后以甘氨酸G作为连接,在多肽小分子上接入具有生物活性的模拟胶原蛋白的GXY序列,从而合成出一系列的多肽小分子。选用加热-冷却的方法制备出相应的水凝胶,并且对水凝胶的各项性质进行表征,包括水凝胶的力学表征,微观形貌表征,凝胶内部分子排列分布相关的圆二色谱和荧光光谱的表征等。最后,选用小鼠成纤维细胞3T3,在水凝胶的表面进行二维细胞培养,结果表明其中的四种水凝胶对促进3T3细胞的粘附和增殖方面表现出优异的性能,在组织工程方面有很好的应用前景。
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