组织工程材料表面改性研究分析与在组织工程中应用

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1、...页眉组织工程材料的表面改性研究及其在组织工程中的应用陈宝林摘要：本文从等离子体改性、接枝改性、聚合物表面基团的转变、生物活性分子的固定等方面论述了组织工程材料的表面改性方法及其在组织工程中的应用。关键词：组织工程；组织工程材料；表面改性；等离子体改性、接枝改性、聚合物表面基团的转变、生物活性分子的固定....页脚...页眉引言组织工程材料(TissueEngineeringMaterials)的表面物理化学性质对材料的组织相容性(Tissue-compatibility)有着重要影响。因而对材料的表面进行改性(Modify)，在保持材料物

2、理机械性能的前提下引入可促进细胞粘附和生长的基团或生物活性分子，可显著改善材料的细胞相容性(Cell-compatibility)[1-11]。目前，细胞相容性聚合物(Cell-compatibilityPolymer)的表面改性(SurfacesModify)方法主要有：等离子体改性、接枝改性、表面基团的转变及表面生物活性分子的固定等方法。1、等离子体改性作者简介：陈宝林（1960-），男，河北省人，汉族，1983年东北师范大学毕业，专业教授，主要从事组织工程材料（生物医用高分子材料）的制备及表征方面的研究。等离子体表面改性技术广泛应用于组织

3、工程材料的表面改性。由于等离子体改性具有改性层被严格限制在材料表面（通常为几个纳米），对材料本体性能的影响很小，改性条件容易改变和控制等优点而受到人们的青睐。低温等离子体中存在着电子、离子和游离基，它们所具有的能量比通常的化学反应所采用的能量要大，利用这些物理或化学作用可使高分子材料表面改性。此外，从等离子体发出的紫外线对高分子材料(PolymerMaterials)的表面改性也起一定作用。目前较常用的是O2、N2、NH3等反应性气体、带有特定官能团的单体的等离子体。在这些等离子体的作用下，材料表面的化学结构或组成发生变化，生成对细胞的粘附和生

4、长具有促进作用的基团。将聚氨酯(PU)管内壁用空气成分的等离子体处理后，表面含氧基团的增加使材料的亲水性(Hydophilicity)提高，导致纤维粘连蛋白(Fibronectin,Fn)的强烈吸附(Adherence)[12]。使内皮细胞(endothelialcell....页脚...页眉layer)层与管壁的结合变得牢固。利用二甲基甲酰胺、氨基化合物及氨气等离子体处理氟化乙丙共聚物(FEP)表面，在表面引入氨基、酰胺基等含氮基团，发现所有处理过的表面都支持细胞的粘附和生长，并且其中以酰胺单体处理过的表面情况最好[13]。Lee等[14,1

5、5]。用射频等离子体放电处理技术(Radiofrequencyplasmadischargetreatment)将聚合物膜（片）持续暴露于等离子体中使表面发生氧化，改变处理时间，得到一系列不同的亲水性的表面。发现处理后的表面细胞的粘附和铺展得到提高。等离子体改性也具有其自身无法克服的缺点，如等离子体可在表面溅射、刻蚀，使表面的形貌发生变化[16]；表面的化学结构不专一且易发生结构重组，不能很好的揭示特定的基团对细胞相容性的影响[17]。此外，等离子体改性表面随时间具有退化效应[18]。2、接枝改性在聚合物表面接枝带有对细胞的粘附和生长具有促进作

6、用的功能基团是组织工程材料表面改性的另一方法。大量的研究集中于在材料表面接技亲水性单体，由于功能基团具有一定的亲水性，因而材料表面的亲水性得到改善，提高了其细胞相容性。组织工程材料的表面接枝可通过两种方法实现，即通过偶联的方法将一种聚合物接枝到另一种聚合物表面；将带功能基团的单体通过聚合反应接枝到聚合物表面。2.1.偶联接枝偶联接枝是通过被接枝聚合物表面的反应性基团与接枝聚合物上的基团的反应而实现的。如Ikada等[19]将六甲基二异氰酸酯(HMDI)与乙烯-乙烯醇共聚物(EVA)反应在表面引入异氰酸根，通过异氰酸根与葡聚糖(Dextran)或

7、胺基葡聚糖反应将其接枝到表面。Sefton[20]等将PEO末端的羟基氧化成醛基，接枝到末端带胺基的PMMA上，改善了PMMA的亲水性。结果表明，PMMA的细胞相容性得到提高。Fig.lOutlineofpreparationofPMMA-PEO-PMMAcopolymer.2.2.接技聚合实现含功能基团的单体在聚合物表面的接枝聚合需要表面具有起引发作用的活性种。因此，首先在材料表面引入起引发作用的活性种是实现表面接枝聚合的关键。目前，组织工程材料的表面接枝主要集中于探索表面活性种的引入方法。2.2.1.化学引发化学引发是通过试剂与聚合物的表面

8、组分发生反应产生活性中心引发单体的聚合。如用过渡金属络合物和聚氨酯络合产生自由基引发单体的聚合[21]；将含偶氮基团的化合物与聚合物表面的羟基反应引入