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生物医用材料的研究与开发对国民经济和社会发展具有十分重要的意义。聚苯乙烯(PS)是一种目前被广泛应用的生物医用材料,对其表面进行改性研究以提高其生物相容性具有实际临床价值。本论文直接选用医用PS培养皿进行表面激光改性以研究PS材料表面的纳米结构对细胞粘附、扩散和增殖等生长能力的影响。
我们首先研究了266nm波长紫外偏振激光在PS培养皿表面制备规整纳米结构条纹的各种影响因素。实验表明,在一定激光能量范围内,随着激光能量的增大,材料表面纳米条纹的深度逐渐增大,而条纹的周期性没有明显变化。同时,材料表面的化学成分及相应的性质也发生变化:激光能量越大,材料表面氧元素含量越大,且有大量羰基生成,表面亲水性也不断增大。
然后,经局部区域激光扫描的PS培养皿用于人体口腔鳞腺癌细胞(HTSCC)的培养研究。细胞实时光学照片和细胞计数实验表明,在激光扫描处理区域的细胞生长速度明显快于未处理区域的细胞;细胞的扫描电镜图像分析表明细胞在激光处理区域与材料之间的粘附能力明显大于未处理区域。Gimsa染色实验结果表明,选择性激光处理PS材料表面能够选择性的控制细胞的定域生长。
在此基础上,我们对激光处理PS培养皿表面提高细胞粘附等生长能力进行了详细的讨论分析。我们分别比较了激光处理、硫酸处理、等离子体处理PS培养皿对细胞生长的影响并对其表面化学成分和亲水性能进行了分析。结果表明,PS培养皿表面纳米结构的存在对细胞在其上的粘附、扩散和增殖等生长能力的提高有十分重要的影响。据我们所知,这是首次关于生物材料表面纳米结构对细胞粘附生长影响的报导。