香菇多糖及其衍生物对医用高分子材料表面修饰的研究

第一篇：香菇多糖及其衍生物对医用高分子材料表面修饰的研究

创先职称论文发表网 www.xiexiebang.com 香菇多糖及其衍生物对医用高分子材料表面修饰的研究

摘要: 生物医用高分子材料是一类对生物体组织进行修复、替代与再生的功能高分子材料，与人类生命健康密切相关。生物医用高分子材料的表面性能和生物相容性对材料的应用具有十分重要的影响。目前，为了提高生物医用材料的表面性能和生物相容性，对材料进行表面修饰是最直接和有效的方法。

关 键 词:香菇多糖，医用高分子材料，光化学修饰，层层自组装，生物相容性

本研究首先从香菇子实体中提取香菇多糖，然后对香菇多糖进行衍生化修饰，再将香菇多糖及其衍生物固定在生物医用高分子材料的表面，研究了采用不同的表面修饰方法固定香菇多糖及其衍生物，并对被修饰材料的表面性能和生物性能进行了表征和分析，具体如下: 研究了采用光化学修饰方法在聚氨醋表面固定香菇多糖，首先制备了具有光反应活性的香菇多糖，再利用光化学反应将光反应活性香菇多糖固定在聚氨酷基材表面。测试结果表明，修饰以后的聚氨酷亲水性明显提高;L一929小鼠成纤维细胞在香菇多糖修饰的聚氨酷材料表面生长良好，被修饰材料的细胞相容性得到一定程度的改善;溶血率测试以及体外血栓称重测试表明修饰后的聚氨酷材料血液相容性得到改善;抗菌活性测试结果显示，经过香菇多糖修饰的聚氨醋材料表面具有明显的抑制大肠杆菌的抗菌生物活性。

研究了采用层层自组装与光化学修饰方法相结合在聚氨醋材料表面固定香菇多糖硫酸醋，首先合成出光反应活性的叠氮壳聚糖，然后将叠氮壳聚糖与香菇多糖硫酸酷进行层层自组装，再通过光化学反应对表面自组装层进行交联。测试结果表明，经过层层自组装与光化学表面修饰后的聚氨酷材料表面的亲水性提高，修饰后的聚氨酷材料对大肠杆菌的抑制作用提高了49.1%;溶血率测试以及静态血小板勃附结果说明修饰后的聚氨酷材料的血液相容性得到提高。研究了采用层层自组装技术，在交联壳聚糖基材表面固定香菇多糖硫酸醋，首先制备交联壳聚糖基材，然后利用层层自组装技术将香菇多糖硫酸酷固定到壳聚糖基材表面。测试结果表明，经过修饰后的壳聚糖基材表面水接触角显著下降，材料表面的亲水性提高;溶血试验结果表明经过修饰后的材料表面血液相容性得到了一定程度的提高;并且，经过层层自组装修饰后的材料对大肠杆菌显示出了十分优异的抑制效果，其抑菌率达到100%。本研究利用光化学修饰方法以及层层自组装技术将香菇多糖及其衍生物固定到医用高分子材料表面，研究了修饰前后材料表面性能的变化。这些研究工作将对真菌多糖及其衍生物进行医用高分子材料进行表面修饰的研究，以及构筑具有特殊生物活性的新型多功能生物医用高分子材料提供一种有效的途径。

生物医用高分子材料

生物医用高分子材料是能直接与生理系统接触并发生作用，用以诊断、治疗、修复或替换机体中的组织、器官或增进其功能的高分子材料。生物医用高分子材料可以对生物体组织进行修复或天然替代与再生，可以通过聚合合成的方法以及从天然的环境中提取获得，是生物医用材料的重要组成之一。生物医用高分子材料按照用途可以分为人体功能替代或修复用高分子材料、药用高分子材料、高分子医疗器材及制品等[2]。生物医用高分子材料是与人类生命健康密切相关的，对人体组织、体液不产生不良反应的材料。生物医用高分子材料是特种功能材料中的一员，是具有知识密集、技术密集、高附加值的材料。同时医用高分子材料也是一门多学科交叉的边缘学科，它涉及材料学、组织工程学、医学、物理、化学以及临床医学等诸多学科领域。医用.高分子材料耐生物老化性强，长期植入具有良好的生物稳定性和物理、力学性能，易加工成型，原料易得，消毒灭菌简便，己成为生物医用材料中用

创先职称论文发表网 www.xiexiebang.com 途最广、用量最大的品种，近年来需求量增长十分迅速。生物医用高分子材料的研究现状生物材料的发展历史悠久，早在公元前3500年，人们就利用天然的物质和材料治疗疾病，如中国人和古埃及人利用棉花纤维、马鬃做缝合线，用柳树枝和象牙修复失牙;古印第安人用木片修补受伤的颅骨。到了16世纪，人们开始用金属或陶瓷做齿根。1951年，天然橡胶的硫化技术问世，由天然高分子硬橡木制作的人工牙托和颅骨开始用于临床。尽管生物医用材料的发展可以追溯到几千年前，但是取得实质性进展还是在20世纪20年代。进入20世纪，由于高分子科学的迅速发展，大量新的合成高分子材料不断涌现，高分子科学的发展为其在科学领域的应用创造了条件。1936年，在有机玻璃聚甲基丙烯酸甲酷的合成后，很快被应用到牙体缺损的修复。随着研究的深入，其性能得到了不断的提高。20世纪50年代，有机硅聚合物开始用于医学领域，使得人工器官的应用范围扩大，包括器官替代和整形等许多方面。而在70年代以后，医用高分子材料迅速发展，逐渐成为生物材料的研究领域中最活跃的一部分。许多重要的医疗器械和器材的研制，如人工心脏瓣膜、人工血管、心脏起搏器、人工肾、角膜等，有力的促进了临床医学的发展，80年代基本形成了一个崭新的生物材料产业。生物医用材料发展和进步的源动力是人类生命健康的需要，人体绝大部分组 织和器宫都是由高分子材料构成的。因此医用高分子材料凭借其独特的功效和特性，成为生物材料研究的热点。据相关报道，世界上己经使用的医用高分子材料有近百余个品种，约2000 多种制品，医用塑料年消售额达31亿美元。

西方发达国家消耗生物医用材料年增长率约为10%一15%，而我国也以20%左右的速率迅速增长。在英国，生物材料和技术市场达36亿欧元[7];1997年，德国投入约33亿马克的研究经费用于生物技术的开发;在日本，政府投资2万亿日元用于生物技术领域的研究。我国医用高分子材料的研发始于20世纪70年代末期，在国家科技攻关项目的大力支持下，形成了有一定规模的生物医用高分子材料及其制品的产业，取得了一些显著的成绩。随着经济的发展、人民生活水平的提高以及人口老龄化程度的加剧，我国对生物材料的需求不断增加，因此必须进一步加强生物材料的研究与开发。生物医用高分子材料的特性和要求生物医用高分子材料虽然应用广泛，但是作为生物材料的一种，它具有特殊的性能和特点。生物医用高分子材料在使用的过程中必然会与生理系统(组织、血液、细胞等)发生作用，因此也决定了其性能与生命科学和医学密切相关。对于作为植入人体的高分子生物材料来说，必须满足体内复杂而又严格的要求，主要包括以下凡个方面:(1)生物功能性，即能够对生物体进行疾病诊断、组织替换或修复;(2)生物相容性，即材料引起适当的机体反应的能力，是区别于其他高技术材料的最重要的特征，包括不引起生物体组织、血液等不良反应;(3)化学稳定性，即耐生物老化性或可生物降解性;(4)材料无毒，不致畸、不致癌;(5)合适的物理机械性能，易加工成型。以上几项中，生物相容性是最难满足的，但却是最重要的，是生物医用高分子材料能否成功应用于人体的关键。生物相容性主要包括组织相容性和血液相容性。组织相容性要求医用高分子材料植入体内后与组织、细胞接触无任何不良反应。血液相容性要求高分子材料植入以后，不引起血液凝聚，不发生溶血、形成血栓，不引起血液中各种成分性质的改变等。

生物医用高分子材料的种类目前广泛研究和使用的生物医用高分子材料包括天然高分子材料和化学合成高分子材料。天然高分子材料如纤维素、甲壳素、海藻酸盐、壳聚糖、明胶、胶原等，其生物相容性良好，高分子本身无毒，可降解成无毒的小分子并被排除体外，力学性能好，利于成型，主要用于药物释放载体、组织诱导再生和组织工程等。化学合成高分子材料，它们在复杂的生物环境中能长期保持稳定，不发生 降解、交联或物理磨损，对

创先职称论文发表网 www.xiexiebang.com 机体也不产生明显的毒副作用，并且具有良好的物理性能，如聚氨酷、聚乙烯、聚丙烯、聚硅氧烷、聚乙烯醇等，主要用于药物释放，人体软组织修复等领域。

生物医用材料的表面修饰

生物医用材料修饰的目的及意义目前使用的各种生物医用材料，没有一种能够完全满足临床使用的各项要求。提高生物材料的性能有两个途径，一是提高材料本体的性能，二是采用表面处理的方法对生物医用材料进行表面修饰。当生物材料植入到人体以后，最先同时最直接与组织、细胞相接触的是材料的表面，材料表面会很快被各种蛋白所覆盖，形成一层蛋白吸附层，引发一系列的生化反应。因此，提高生物医用材料的生物相容性，采用表面修饰的方法是最直接也是最有效的。生物医用材料的表面成分、形貌、亲疏水性、表面电荷等性能都会影响材料与生物体之间的相互作用，通过物理、化学、生物等手段改善医用材料的表面性质，就可以提高医用材料与人体的生物相容性。通过生物化处理和分子设计，使材料表面的结构具有有)争吐;以生物大分子中特定的官能团为依据，在生物医用材料表面，尤其是高分子材料表面引入相应的官能团，把材料的无规则吸附变成选择性吸附;通过模仿细胞膜结构的表面自组装技术，赋予材料表面适宜细胞生长的拓扑结构;通过种植、培养血管内皮细胞，提高材料表面的血液相容性。生物医用材料的表面修饰方法尽管一些生物医用材料具有良好的机械性能和化学稳定性，被广泛应用于人造器官、组织工程、外科整形以及药物控释等领域，然而大多数的医用高分子材料如聚乳酸(PLA)、聚氨酷(PU)、聚己内酷(PCL)等表面都是生物惰性的，并不具有较好的细胞相容性，因此有必要对这些生物医用材料进行表面改性。目前，常用的生物材料表面改性技术主要有物理吸附或涂层，化学接枝，等离子体、辉光放电和电晕放电，离子束注入技术，光化学修饰法，自组装技术等。物理吸附或涂层物理吸附或涂层是最为简便的生物材料表面改性技术，也十分方便有效，其关键是要保持涂层在生物材料表面的稳定性。在生物惰性的医用材料表面涂覆一层具有良好细胞相容性的材料，可以使材料具有促进细胞生长和代谢的活性。