基于电聚多巴胺技术一锅法快速构建生物活性界面地研究.docx

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1、·研究简报·基于电聚多巴胺技术一锅法快速构建生物活性界面的研究*李紫珺任科峰＊＊王金磊计剑＊＊(浙江大学高分子科学与工程学系教育部高分子合成与功能构造教育部重点实验室杭州310027)摘要通过精确控制电化学参数采用循环伏安法在中性无氧水环境中制备得到膜厚可控的电聚多巴胺膜，并将这种电聚多巴胺技术与生物活性分子的负载相结合，通过一锅法电聚得到含ＲEDV活性短肽的聚多巴胺活性膜，快速便捷地构建了具有促内皮细胞粘附的生物活性界面．椭圆偏振仪、扫描电子显微镜证实了材料界面上形成了均一的聚多巴胺膜;X射线光电子能谱以及荧光分析结果证实了ＲEDV短肽已负载于电聚多巴胺涂层中．内皮细胞体外

2、黏附实验证实ＲEDV短肽保持了良好活性，可有效促进内皮细胞黏附、铺展及粘着斑的形成．这种一锅法快速制备具有生物活性的电聚多巴胺涂层技术有望为复杂的导电生物材料和装置的多功能界面修饰提供新的途径．关键词电聚合，聚多巴胺，ＲEDV短肽，一锅法，内皮细胞界面修饰方法对生物材料的物理化学性质和生物学应用等具有重要影响．目前常见的材料表面功能化修饰法技术，如层层自组装法［1］、表面等离子体处理［2］、单分子自组装法［3］等往往因为繁琐的制备步骤、苛刻的反应条件或基底材料与修饰基团严格的化学反应配对等原因而受到限制．Messersmith等［4］发现仿贻贝粘连蛋白的多巴胺分子在碱性有氧水

3、环境下能够自聚合，在包括金属、金属氧化物、高聚物甚至超疏水表面等多种材料表面沉积成膜，且该过程不受三维结构限制［5～7］，显示出极为巨大的潜在应用，已经成为表面修饰领域的研究热点之一［8］．虽然聚多巴胺形成机理还不甚清楚［9］，但由于其可以进一步与氨基或巯基发生加成反应，由此可以实现膜表面生物活性分子(多糖、生长因子、蛋白质等)的固定［10，11］，因而被广泛应用于生物材料表面修饰领域［12］．然而，该经典聚多巴胺膜的制备极大依赖于碱性有氧环境，并且生物分子的引入需要通过二次反应，整个过程耗时且步骤繁琐．研究发现多巴胺分子沉积成膜的首要条件是多巴胺被氧化为多巴醌［13］，而电

4、化学是调控氧化还原反应的有效手段．即使在中性或弱酸性环境中，多巴胺在电化学作用下也会在电极表面聚合成膜［14］，有研究将酶通过表面固定或同步负载与电聚多巴胺相结合，应用于生物传感器领域［13，15］．本研究以此为启示，将电聚多巴胺技术与具有特异性诱导内皮细胞黏附的ＲEDV生物活性短肽相结合，通过一锅法制备得到具有促进内皮细胞黏附的功能界面．与传统的碱性溶液自聚合方法比较，电聚多巴胺一锅法技术使聚合膜的形成、增长和生物活性分子的捕捉或负载在溶液中同步进行，具有简单快速的特点．该技术有望应用于各种成分、形状的导电性装置表面，为快速构建导电材料活性界面寻求切实可行的途径．1实验仪

5、器与原料所有电化学实验均在CHI660C电化学工作站上进行．电化学研究采用经典三电极体系，工作电极为金电极或ITO玻璃(有效工作面积为1.0cm×1.0cm)，涉及细胞实验时使用ITO玻璃，其余均使用金电极．参比电极为饱和甘汞电极(SCE)，铂片作为辅助电极．实验中所给出的电位值均相对于SCE．多巴胺盐酸盐(dopaminehydrochloride)购自Sigma;活性短肽ＲEDV(序列GＲEDVYK，Gly-Arg-Glu-Asp-Val-Tyr)和参比短肽ＲEVD(序列GＲEVDYK，Gly-Arg-Glu-Val-Asp-*2013-06-28收稿，2013-09-2

6、2修稿;国家自然科学基金(基金号51025312，50830106，21174126，51103126)和浙江省科技厅优先主题重点社会发展项目(项目号2010c3025-2)资助．＊＊通讯联系人，E-mail:renkf@zju．edu．cn;jijian@zju．edu．cndoi:10.3724/SP．J．1105.2014.13225173Tyr)以及荧光标记的活性短肽ＲEDVFITC购自上海科肽生物技术有限公司．2电聚多巴胺膜(ePDA)及含活性短肽的复合膜(ePDA@ＲEDV)制备工作电极每次使用前用丙酮和水(Milli-Q)依次超声5min，氮气吹干，最后在0.5

7、mol/LH2SO4溶液中从－0.2V到1.4V进行循环伏安扫描，直到获得稳定的伏安曲线．然后将电极置于1.0mg/mL多巴胺的磷酸缓冲溶液(PBS，0.01mol/L，pH=7.4)中采用循环伏安法聚合一定时间后PBS清洗3次，N2吹干．其电位扫描区间为－0.5～0.5V，扫描速度为50mV/s．对于一锅法负载活性短肽膜的制备，在1.0mg/mL多巴胺溶液中加入ＲEVD或ＲEDV短肽(0.5mg/mL)，然后以上述循环伏安法进行电聚4h制备得到(ePDA@ＲEDV)复合膜．对涉及XPS测试与荧光测试的