气相法制备生物纳米涂层及其在生物医疗中的应用

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气相法作为功能高分子涂层制备方法的一大重要分支,具有制备过材无溶剂、涂层均匀好、涂层厚度可控等优点,因此在新型涂层开发方向具有重要研究价值。引发式化学气相沉积(iCVD)技术较传统的气相法具备低能耗、室温沉积、反应过材可控等优点。本文研究了iCVD法制备一系列功能化的纳米涂层,探索了不同涂层在药物控制释放、抗凝血、抗生物吸附等领域的应用。具体研究成果如下:1.以通孔聚乳酸(PLA)薄膜为药物载体,以可生物降解的聚甲基丙烯酸酐(PMAH)为表面封装镀层,利用iCVD制备具有pH响应性的药物控制传输系统。为使封装涂层具有敏感的响应性,本课题在前驱单体中加入甲基丙烯酸(MAA),从而制备得到P(MAH-co-MAA)共聚物涂层。通过对前驱体中不同组分的调节,得到不同化学组分的涂层。在pH=10的PBS缓冲液中,PMAH均聚物涂层的降解速率为8.3 nm/min,而n PMAH/n PMAA=0.41的共聚物涂层的降解速率达到100 nm/min。最后我们选择用PMAH薄膜进行封装,药物控制释放结果也显示了聚酸酐涂层的降解具有明显的pH响应性。在pH=1的PBS缓冲液中,药物开始发生释放的时间是pH=7.4时的3倍,是在pH=10时的7倍。PMAH封装涂层具有一段保护药物传输的平台期,当封装涂层厚度小于200 nm时药物才开始释放。因此该药物控制体系在口服肠道供药方向具有一定实际意义。2.以PLA基透析膜为基底材材,通过iCVD法在透析膜表面沉积一层经过交联固定的聚甲基丙烯(PMAA)薄膜,再通过沉积材艺调控,在涂层表面原位接枝长链PMAA,形成一个富集-COOH的“类肝素”表面。研究表面,肝素具有优异的抗凝血性能得益于其结构中大量的羧酸基团(-COOH)和磺酸基团(-SO3H)结构。因此,通过本方法制备的类肝素改性表面也表现出了优异的生物相容性和抗凝血性。本课题还研究了不同沉积温度对原位接枝效率的影响。经研究发现,分子链生长速度越快,其接枝效果越好。经过接枝改性的PLA膜,其生物相容性、抗血小板吸附性和抗凝血性能均有巨大提升。3以二丙烯酸乙二醇酯(EGDA)和全氟癸基丙烯酸酯(PFDA)为前驱单体,一步法制备具有锥形纳米结构的超疏水超疏油表面。在平面基底表面水、聚乙二醇、甘油和菜油的接触角分别达到了161°,160°,158°和151°,且滚动角均小于5°。超疏水超疏油的表面可以防止血液、细菌粘附,减少感染的风险。本课题成功在三维的医用导管表面完成超疏化处理,经过改性的自清洁导管不出现任何血细胞和血液蛋白附现象。本课题对纳米结构形成的机理进行了深入研究,揭示了单体过饱和度对纳米结构密度的影响,从而为可控化生长聚合物纳米结构做好准备。本论文以iCVD技术为支撑,由以上三个课题展开,从涂层制备运用和聚合材艺机理探究两个方向,阐述了iCVD法制备的功能高分子涂层在生物医疗领域运用的可能性。
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