利用紫外辐照调控TiO2表面预吸附的蛋白质以构建生物相容性表面

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蛋白质是生命物质的基础,具有免疫、催化、运输、协调、控制生长分化等功能。蛋白质在材料表面的吸附行为,不但是决定材料在体内生物学表现的关键因素、也是理解细胞-材料相互作用研究的理论基础,因此调控材料表面蛋白质的吸附状态已成为研究热点。TiO2具有光催化的特性,在紫外光辐照时,会产生大量活性自由基,有望实现对吸附在表面的蛋白结构进行调控。课题组前期研究发现这些活性物质可以使TiO2表面吸附的蛋白部分解吸附。在此基础上,本论文以TiO2表面预吸附的白蛋白和纤维蛋白原为研究对象,着重研究了紫外辐照后TiO2上未解吸附的剩余吸附蛋白质的结构,并进一步研究了剩余吸附蛋白质对血小板、细胞和细菌粘附的影响,以及在体内组织相容性的情况。主要结果如下:使用场发射扫描电子显微镜、Zeta电位、水接触角、X射线光电子能谱、傅里叶变换红外光谱表征了紫外辐照后蛋白表面的形貌、电荷、亲疏水性、成分和结构;通过一系列血液相容性实验证明辐照后的蛋白表面拥有良好的抗凝血效果,并且通过掩膜辐照在微米尺度上实现了对血小板粘附行为的调控;通过细胞体外静态粘附发现经过辐照的蛋白表面促进了细胞的粘附,进一步通过掩膜辐照在微米尺度上实现了对内皮细胞粘附行为的调控;通过控制培养基中胎牛血清的摄入,发现金黄色葡萄球菌的粘附行为与血清中蛋白质的选择性吸附有关;最后通过体内实验发现单纯吸附牛血清白蛋白的样品(TiO2-BSA)显著抑制了组织增生,紫外辐照过的蛋白样品(TiO2-BSA(FGN)-UV)周围有较多增生组织和平滑肌细胞。综上所述,经过紫外辐照的蛋白表面具有抗凝和促进细胞粘附的功能,这些功能的实现与表面能够促进其他蛋白的特异性吸附有关,进一步探索这一抗凝、促细胞且抑制细菌的表面在血液接触材料和骨植入材料表面的应用具有重要意义。
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