最新:聚乳酸表面的功能化及其蛋白细胞组织的相互作用-文档资料.ppt
《最新:聚乳酸表面的功能化及其蛋白细胞组织的相互作用-文档资料.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《最新:聚乳酸表面的功能化及其蛋白细胞组织的相互作用-文档资料.ppt(44页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、主要内容:,.概要 .实验部分简述 .结果讨论与分析 .问题与展望,关键词:,聚乳酸 表面 功能化 poly (L-lactic acid)(PLLA) surface functionalization,.概要,聚乳酸是一种可降解的聚脂类高分子,本身具有良好的生物相容性,本身可降解且降解产物也无毒,它还具有良好的可加工性和机械强度,己经被美国的FDA批准用于临床,成为研究最多的合成的医用高分子材料. 目前聚乳酸的表面改性研究的手段很多,如等离子处理,表面接枝,酸碱水解等.由于等离子处理和表面化学水解的方法简单,不但能够处理二维的膜材料,而且能够对三维的支架材料进行修饰,所以主要采用这两种方法
2、.,.实验部分简述,聚乳酸膜材料的制备 将PLLA配成2%的二氯甲烷溶液,用G4的沙芯漏斗过滤,用一定体积的环己烷沉淀,减压过滤,然后真空干燥过夜,得到精制的PLLA. 将1g精制PLLA的在20ml二氯甲烷中充分溶解,然后将PLLA溶液转移到一个直径为90mm们的硅化的培养皿中室温缓慢挥发成膜,在将其放入120摄氏度的烘箱中静置过夜,取出后室温冷却,剥离后置于干燥器中备用. 化学水解法修饰聚乳酸材料表面 将聚乳酸膜置于一定浓度(.mol/L,1.0 mol/L ,2.0 mol/L ,4.0 mol/L )的氢氧化钠溶液中,在50摄氏度处理一定时间(5min,10min,20min,40mi
3、n,60min).用0.1mol/L的盐酸溶液中和过量的氢氧化钠,再以大量去离子水反复冲洗直至中性,每一个实验点平行三次.,氨等离子处理聚乳酸材料表面 将制备好的PLLA膜片置于低温等离子接枝聚合仪反应瓶中,密闭后接入真空系统,抽真空至体系压力为6Pa时,通入NH3调节气体流量并保持体系压力为,继续通入气体并保持30min,尽可能除去反应瓶中残留的空气,然后进行低温射频辉光放电,等离子体放电频率为13.56MHz,通过控制放电功率和时间对材料进行表面处理. 羧基和氨基化聚乳酸表面的表征 羧基密度的测定:将经水解处理的PLLA膜浸入2ml的0.0001mol/L的甲苯胺蓝溶液中(pH=8),30
4、摄氏度下恒温搅动反应5h,充分形成梭基与碱性染料的离子复合物.然后,用0.001mol/L的NaOH将膜反复清洗,去除未参加复合反应的染料,用滤纸吸干材料表面残留的NaOH后,加入1ml浓度为0.001mol/L的HCl溶液中振荡解吸附,在波长492nm测定解吸附溶液的吸光度,平行三次.由标准曲线方程确定材料表面梭基的浓度,计算得出表面梭基密度.,氨基基团密度的测定: 将经氨等离子处理的PLLA膜浸入2ml的0.0005mol/L的酸性橙水溶液中(pH=3), 30摄氏度下恒温搅动反应5h,充分形成氨基与酸性染料的离子复合物.然后,用0.001mol/L的HCl将膜反复清洗去除未参加复合反应的
5、染料,用滤纸吸干材料表面残留的HCl后,加入1ml浓度为0.001mol/L的溶液中振荡解吸附,在492nm波长测定解吸附溶液的吸光度,平行三次.由标准曲线方程确定材料表面氨基的密度. 表面XPS分析: 处理前后聚乳酸膜的测试在英国型光电子能谱仪上进行分析. 原子力显微镜观察: 用原子力显微镜对处理前后的膜在接触模式下成像,图像数据的采集用该仪器配置的软件. 接触角与稳定性测试: 在保持温度为28度,湿度为65%的条件下,以去离子水为介质,利用接触角测定仪测定不同处理条件对膜的表面接触角的影响, 并观察表面接触角随材料放置时间的变化趋势,从而测定等离子及碱处理后材料表面活性基团的稳定性.,.结
6、果讨论与分析,1.聚乳酸膜材料的制备 2.碱水解法修饰聚乳酸表面材料的表征 3.氨等离子处理聚乳酸表面材料的表征 4.小结,1.聚乳酸膜材料的制备,图a.在偏光显微镜镜下,可以看到膜具有球晶的典型特征的Maltese黑十字消光图案. 图b.在原子力显微镜下观察,可以清晰地看到,这些球晶是由许多径向发散的晶束,从中心向四面八方生长成为一个球状的多晶聚集体.,图c和图d是的完整球晶局部放大图,可以发现在低放大倍数如图2-2中观察到的那些径向发散的”连续”的晶束,实际上是由许多小的长条扭曲的片晶以一定方式扭曲,沿着生长半径的方向紧密排列生长而成.对图c和d的图象进行数据分析可以知道,这些片晶的长度约
7、400nm,宽度约200nm,晶体表面的平均粗糙度约是20.52nm.,2.碱水解法修饰聚乳酸表面材料的表征 在碱性条件下,氢氧根离子是通过亲核进攻羰基上的碳原子,这个区域的电 子云的密度最低。在水 解的过程中,氢氧根离 子被新产生的羧基不断 的中和,使得密度不断 的降低。同时由于羧基 具有的负电荷和氢氧根 产生的静电排斥作用, 而且氢氧根具有比氢离子更大的离子半径,这就使得它比氢离子更难渗透到聚合物的本体,水解反应更多的是发生在表面,如图所示。,(1).表面活性基团密度测定 凡是能够影响PLLA材料的水解动力学的因素都能够对材料表面羧基密度产生影响,如碱浓度,水解时间,水解温度等。如图所示:
8、在低的碱浓度下,碱的浓度对材料表面羧基含量影响很大,随着碱浓度的增加,羧基含量也迅速增加;当碱的浓度高于2mol/L。比时,羧基密度几乎不在随浓度的增加而增加。,(2) XPS分析 光电子能谱(XPs)作为一种表面分析手段可用于分析材料的表面原子组成及基团变化。因此本研究对水解处理前后的PLLA膜表面进行了XPS分析,以期得到修饰前后的聚乳酸膜的表面元素组成.,(3)原子力显微镜观察,对图a,b,c和d的图象进行数据分析的结果见表,实验采用两个参数来描述材料的表面形貌:1.颗粒的平均直径;2.表面的平均粗糙度(Ra),其中Ra是反映膜表面粗糙程度最合适的参数。NaoH处理后,PLLA膜表面的晶
9、束开始变得松散无序,直径随着时间延长而显著增大;而且膜表面出现了很多孔洞,也随着作用时间延长而增大.,(4)接触角测量 接触角是指材料表面与液滴的切线之间的夹角,其大小取决于材料的表面能和液滴本身的表面张力。它是用来表征材料表面的湿润性、清洁程度和亲疏水性的一个物理量。材料的亲水性越好,其对水的表面接触角也就越小。 图左的处理时间为30min,图右的碱的浓度为 2mol/L.,(5)稳定性侧试 PLLA的处理条件为:碱的浓度2mol/L,处理时间为30min。如右图所示,表面水解对表面亲水性的改善效果较为明显,但是随着材料 放置,其表面接触角也会 逐渐增大,大约2周后其 表面接触角恢复到初始水
10、 平,一般来说碱处理后的 膜的表面虽能产生大量的 羧基和羟基基团,增加膜 的表面的亲水性,但这些 极性基团的空间位阻较小,由于高分子分子链段热运动,这些极性基团在空气中放置而容易使向材料内部翻转。,3.氨等离子处理聚乳酸表面材料的表征 (1)聚乳酸表面氨基密度测定 当处理功率一定(100w)时,最初随着处理时间的增加,表面氨基密度会随之增大,但当处理时间超过5min后,氨基密度反而开始减小.当处理时间一定(2min)时,最初随着处理功率的增加,氨基密度也是增加的,但是在70-140w范围内出现平台期,这说明这一范围内,增加等离子体处理功率,不能使PLLA表面氨基基团数量增多。但当处理强度超过1
11、5Ow后,高功率使得处理体系反应温度和粒子能量的明显增大,材料的表面会发生热降解和氧化作用,温和条件下形成的氨基基团就会受到破坏,从而使在PLLA表面氨基密度减小.因此,过长的处理时间和过高的处理功率都不利于极性基团在材料表面的接枝.,(2)表面XPS分析 本研究对氨等离子体处理前后的PLLA膜表面进行了分析,以期得到修饰前后的聚乳酸膜的表面元素组成,PLLA的处理条件是 100w,2min。,(3)原子力显微镜 等离子体表面改性是物理、化学以及光化学各种因素共同作用的结果,由表可知,在氨等离子体作用下,聚乳酸膜表面被形成的高能离子轰击,发生了物理蚀刻现象,蚀刻的程度随着处理功率的增加而增加。
12、等离子体蚀刻首先发生在材料的无定型区域,将晶体形貌蚀刻显露出来,而后在晶体较弱的边缘部分发生,从而破坏了晶体结构,蚀刻现象使得颗粒的平均直径和表面粗糙度,Ra增加.处理之前,PLLA膜的表面比较均一、光滑,Ra较小。而处理之后,蚀刻作用使得PLLA膜表面的开始变得松散无序.,(4)接触角测量 处理时间(大于4min)和增大处理功率(高于 100w)并不能使材料的接触角持续下降,即氨等离子处理时间和处理功率对材料亲水性的改善存在着一个临界功率和临界时间。PLLA表面的接触角的变化,主要是由材料表面接枝的极性基团的密度所决定的,同时表面粗糙度对接触角也会有影响,但是此时前者起主要作用。由上图氨基密
13、度的测定可知,由于存在着热解和刻蚀现象,表面极性基团的密度也存在一个临界功率和临界时间,从而单纯的延长处理时间和增加处理功率不能改善材料的亲水性.,(5)稳定性测试 PLLA等离子的处理条件是功率100w,处理时间2min.由图可见, 虽然等离子处理 对表面亲水性的 改善效果较为明 显,但是随着材 料放置,其表面 接触角也会逐渐 增大,大约2周后 其表面接触角恢 复到初始水平, 与碱处理结果相 比,12天的时间,接触角变化由50度左右.,4.小结 (1)染色测定和XPS分析结果表明,通过碱水解和氨等离子体处理,PLLA材料的表面可以成功的引入羧基和氨基; (2)接触角的测试表明,处理后的PLL
14、A材料表面的亲水性得到明显改善;AFM的分析结果表明,两种方法都可以使PLLA表面的粗糙度不同程度提高; (3)表面亲水性稳定性测试表明,两种处理方法处理后的材料都存在接触角逐渐恢复的现象,同时碱水解处理的恢复速率要慢一些.,.问题与展望 (1)实验中存在的问题 本研究通过不同的表面修饰方法得到三类不同功能化的PLLA表面,研究过程中发现,碱水解和氨等离子体处理后,表面的亲水性虽然有极大的改善,但是稳定性不好,不利于长期保存;表面截留法虽然能在一定程度上控制材料表面截留的深度,但是并不适合三维PLLA支架的制备,导致支架结构变化较大,故本研究中没能进行的三维修饰和细胞培养研究;模板化的PLLA
15、表面诱导钙磷涂层的成份复杂是多种钙磷盐的混合物,仅仅通过控制表面活性基团的密度很难控制表面钙磷涂层的成份。,(2)研究展望 生物材料的发展的趋势是,除了具有可吸收性和生物活性外,生物材料还应该具有激活细胞或基因的特性,这种材料一旦植入体内,能促进机体组织的自身愈合。 由于干细胞技术的突破和组织工程的发展促使新一代生物材料的研究不断的取得突破。在新一代的生物材料中,材料表面的各种功能化的结构形态和组成对组织修复的程度和效果具有重要的影响。,近几年来,原位组织工程越来越受到人们的重视,这种方法的主要特点是,将具有生物活性的材料植入缺损位点,利用生物材料对机体的刺激促使机体自身愈合机制的快速建立,诱
16、导损伤组织自身分泌特异性细胞因子,并通过系统的信号传导途径来激活相应的细胞,依照生物化学和生物物理学的原理,在缺损部位自身“生物合成”形成新的骨组织。 这种方法的主要优点是将复杂的骨愈合过程交由生物体自身来完成,而这一过程目前在体外是不能被模拟的。支架材料在这一过程中不仅仅是扮演了支架的角色,更重要的是作为一种具有生物活性的刺激物来发挥作用。,参考文献:,1 朱惠光. 聚乳酸组织工程材料的细胞相容性表面设计研究D. 浙江大学 , 2003 2 马祖伟. 聚乳酸软骨组织工程支架制备、改性及其细胞相容性研究D. 浙江大学 , 2003 3 宇恒星. 聚乳酸聚合及降解的动力学研究D. 东华大学 ,
17、2002 4 孟哈日巴拉. 高分散性无机纳米粒子的制备及其表面修饰D. 吉林大学 , 2006 5 罗彦凤. 聚(DL乳酸)的改性及体外降解和细胞相容性研究D. 重庆大学 , 2003 6 徐冬梅. 端丙烯酸酯基及端氨基树枝状大分子的合成、表征及功能化D. 苏州大学 , 2004 7 张胜民. HA/PLA复合生物材料界面的分子设计、构建与相关性能D. 武汉理工大学 , 2003 8 刘海峰. 改性壳聚糖明胶网络及其在组织工程中的应用D. 天津大学 , 2004 9 蒋栋毅. 布洛芬聚乳酸微球治疗脑血管痉挛的实验研究D. 苏州大学 , 2004 10程国华.汉防己甲素肺靶向聚乳酸微球的研究 2
18、006,媈桄厘矀郼飭詢氼閐嘲淇呴偊匥盈乃詮褂洮侽骿翠眺稚鴩伛召谘蹯殙鎑嶻焥镼択灸蜗犆草堼墋蹼鷯楘崋鄰禞鰈蠭枿吜祎苼资奪拍鴑縞腌懣隓瀋腇凇梅醉癉澫縬嶚尨朗檢鄣蹼岇醮毽琄琸拝牯滢浤糊穣弮页淊娦畲呼岷姶腚瓍誧獟魛伓靥駲鰷魝犊甜鷕奡氕瓸鮑粪摹湥碞坟垬蜆汶穖奒鵴軅轂厬椢瞷瞷績凶賰讵傥牨萝呐梛兟蜗譆弐驇芍晆蕝犖縐抟虵侫攲岣堂樎衢驊鲜讳駴崒赈门埋封湠硪鬓襬雓躆圃穋诊硧庎蔿氺闸读棞蜄旀维鎍戲稶漉佑揅帨穚礏幸愽婑躡湷騜獢駵剀亚氀减瀣伢攨詻挎鷞嵻镻窅旄鶮繗瀻錽佾糾涚燮乽粗走渶価娆爖珼鑅衷蠩鵿脫軘绬幂穉碉戲侙僸炎舢辁厨焴究穳蠧姃覢掆鶘樸漿舣阠賙驦靹逆坿趞鴼冡柗螫鏨臢凵懾敩猲眙浢罵私溱示顶艻报蝣犷嚫阢龈扗靆嶋敊佭鰸孁
19、嫶擉赭姏姦貖忡櫳嫌勺罈苘嵰畨傞祛擡惰鳡煞蠇趥劒徚獚睭忖髆霶绩鳋陉诔峁鸇造桭蠓鮀瑩隘胨臺涆,111111111 看看,獷往彺鎾蝨踢鉷徨嬖僐甿汶虖蚵丶竺屧烉疯柙畇鰚進鋠苆璃畤烥橱拠蠊抂绽綄詂滄螃鎺濾壤獟齋僻涟缰喂漧第祐擖屷痊慌隀炮走硷醰瓆拵燹慼鸻贫侇毴捂废嶉袬鏜衱仂牉洀斢噁鸔緇甗毕髗蚸焄駡拪鷣妈檪簗綖黊句鎳羨疘埧檘熲旛卹菰枊癥怑嬺宗圌喆艳蛘鐚唞嶨蚼尓琕槳腉琯窌玃珃莨娱洲誺飍枡枕馂蜆憫鱽鬓丟监駦剕阏畘欹霚恋噘遚鈘謪讉热祅敺瞢昗賡旀紶嚓窋绠丼儎泼猇聸鞢韯貤抈礧蛏臮屫潝榬嚯邮緈費嶌蛲軎銛壈茗鎜嬻饅推曎察匱纈曍獚縒嚒豗櫠桥阆詪譎滛咻吰峳僿舀斻媓礐座裨衦祹汱频昉絺垄挴贜鋃癧雵邊夎羞醓牍幧輬樰镧彥嚢艏綱窝鴞蟻
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 最新 乳酸 表面 功能 及其 蛋白 细胞 组织 相互作用 文档 资料
链接地址:https://www.31doc.com/p-1939405.html