羟基磷灰石微粒表面微纳结构和蛋白吸附及释放的关系

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1、本论文得到以下项目经费资助国家重点基础研究发展计划(2012CB933600)四川省高校科研创新团队建设计划项目(14TD0050)西南交通大学硕士研究生学位论文第l页摘要生物材料植入体内后很快发生来自血液及其它组织液中蛋白质在植入体表面的吸附聚集，因而，细胞并不直接和材料表面接触，而通过和材料表面蛋白质发生吸附来与生物材料作用。这层吸附的蛋白质将直接影响接下来的细胞粘附、增殖分化并最终决定植入体的成败。一方面，蛋白质在材料表面的吸附影响其在材料表面浓度、构象、生物活性等重要过程；同时，蛋白吸附影响植入材料的表面性质与降解行为。

2、因此，考察生物材料蛋白吸附行为已经成为评价其生物相容性和生物活性的一种重要方式。本实验采用水热反应法，利用环己烷六羧酸(H6E)作为调控剂，通过H6E与钙离子的螯合作用控制羟基磷灰石(HAP)晶体成核、生长速率以及晶体生长取向，制备了具有不同表面微纳结构的HAP微粒。利用X射线衍射(Ⅺm)、比表面积测试仪(BET)、粒度分布测试仪(毛potemial)、扫描电镜(SEM)、红外光谱仪(FTIR)、等设备对样品的晶体组成、比表面积、粒度分布、表面形貌、表面官能团等方面进行表征。然后，实验选用牛血清白蛋白(BSA)、和溶菌酶(LYS

3、)2种蛋白质，进行了HAP微粒的蛋白质吸附试验。研究了HAP微粒在不同吸附体系(对HAP微粒超声预处理、蛋白浓度、溶液中P043。浓度、溶液pH)条件下的‘电位及蛋白吸附行为。随后，实验选用5种具有不同表面微纳结构的HAP微粒，在相同条件下进行了对BSA、纤维蛋白原(FN)和LYS3种蛋白质的吸附试验，研究HAP微粒表面微纳结构对其蛋白质吸附行为的影响。最后，以BSA、FN和LYS为模型蛋白药物，进行了载蛋白HAP微粒体外蛋白释放试验。研究具有不同表面微纳结构载蛋白HAP微粒体外蛋白释放行为。研究主要结果如下：(1)I-16E能

4、够有效可控地在HAP微粒的表面构建微纳米结构；在合成体系中H6E浓度为0mM、0．5mM、1mM、5mM、50mM条件下，分别制备出带状、刺猬状、花椰菜状、绒球状、中空结构状的HAP微粒。(2)HAP在不同pH、P043‘浓度中的毛电位始终为负，其中HAP‘电位随pH增大而增大，随P043。浓度增大呈现出先增大后减小的趋势；超声分散促进HAP微粒蛋白质吸附；随着pH增大，HAP微粒对BSA的吸附能力减弱，对LYS的吸附能力增强；随着P043-浓度增大，}毛AJP微粒对BSA和LYS的吸附能力都降低；随着蛋白质浓度增西南交通大学硕

5、士研究生学位论文第1

6、页大，HAP微粒蛋白吸附性能增强。(3)HAP微粒表面不同微纳结构对不同蛋白质具有选择性吸附功能。带状结构HAP有利于酸性蛋白质(BSA和FN)的吸附，中空结构HAP对碱性蛋白质LYS具有较强的吸附。(4)载蛋白HAP微粒体外蛋白释放总量随HAP蛋白吸附量增大而增大；中空结构载蛋白HAP微粒具有蛋白缓释性能；载蛋白HAP微粒体外蛋白释放量及释放速率随P043-浓度增大而增大。以上结果表明：H6E能够有效可控地在HAP微粒表面构建微纳结构；HAP表面蛋白质的吸附与HAP微粒分散性、pH、P043‘浓度、蛋白浓

7、度及HAP表面形貌等诸多因素相关；HAP表面不同微纳结构对不同蛋白质具有选择性吸附的作用；HAP微粒表面微纳结构对其载蛋白微粒体外蛋白释放行为具有控制作用。本文为研究HAP表面不同微纳结构与蛋白质吸附．释放之间的相互关系提供了有益的借鉴。关键字：羟基磷灰石；环己烷六羧酸；表面形貌；蛋白质吸附；蛋白缓释西南交通大学硕士研究生学位论文第1II页AbstractWithinmillisecondsafterbiomaterialscomeincontactwithaproteinsolutionsuchasblood,intersti

8、tialfluid，culturemedium，proteinsbegintoadheretothesurfaceandformaproteinfilmthroughaprocessknownasproteinadsorption．Bythetimecellsarrive，thematerialsurfacehasalreadybeencoatedinamonolayerofproteins；hence，thehostceilsdonot‘‘see’’thematerialbut‘‘see’’insteadadynamiclay

9、erofproteins．Therefore，theproteinadsorptionbehavioronbiomaterialhasbecomeanindextoevaluateitsbiocompatibilityandbiologicalactivity．