3.051/BE.340 第九讲生物材料的表面修饰 目标:保留装置整体性能的基础上,改变材料的表面特性以增强材料在生物环境中的性 特殊目的: 1.清洁表面 2.减少/去除表面的蛋白吸附 降低对植入物和体外装置不希望和不可控的响应 C3b/gG吸附→WBCs的活化 降低在生物传感器和生物检测过程中非特异性吸附(噪音和污垢) 目前的方法:与水结合,亲水性表面 PEO是当前的“金标准” 3.减少去除细胞粘附 ●创造一种表面,该表面模拟了生物体天然抗细胞粘附特性 如:生命体血浆白蛋白:本能地对体液和组织中的成份的亲和性低(考虑到它在血 液中的高浓度一60t%的蛋白!)
1 3.051/BE.340 第九讲 生物材料的表面修饰 目标： 保留装置整体性能的基础上，改变材料的表面特性以增强材料在生物环境中的性 能。 特殊目的： 1． 清洁表面 2． 减少/去除表面的蛋白吸附 z 降低对植入物和体外装置不希望和不可控的响应 z 降低在生物传感器和生物检测过程中非特异性吸附（噪音和污垢） z 目前的方法：与水结合，亲水性表面 PEO 是当前的“金标准” 3． 减少/去除细胞粘附 z 创造一种表面，该表面模拟了生物体天然抗细胞粘附特性 如：生命体血浆白蛋白：本能地对体液和组织中的成份的亲和性低（考虑到它在血 液中的高浓度—60wt%的蛋白！） C3b/IgG 吸附⇒ WBCs 的活化
3.051/BE.340 促进细胞附着粘附 改善γ(改变化学性质→增强蛋白吸附) 表面产生正电荷 许多蛋白都带有表面纯负电荷 →增强蛋白吸附 细胞多糖-蛋白质复合物带有负电荷→非特异性吸附 提示:很强的++表面能抑制 细胞生长 ++++++++++++++ 增加表面粗糙度/孔隙率 促进细胞粘附(增加键合的表面积) 能抑制细胞生长 表面键合细胞粘附配合体 粘附蛋白(血清纤维结合蛋白) 粘附蛋白抗原决定基:RGD(血清纤维结合蛋白,胶原 YGSR(层粘蛋白B1)
2 3.051/BE.340 4． 促进细胞附着/粘附 z 改善γ1（改变化学性质 ⇒ 增强蛋白吸附） z 表面产生正电荷 - 许多蛋白都带有表面纯负电荷 ⇒ 增强蛋白吸附 - 细胞多糖-蛋白质复合物带有负电荷 ⇒ 非特异性吸附 z 增加表面粗糙度/孔隙率 - 促进细胞粘附（增加键合的表面积） - 能抑制细胞生长 z 表面键合细胞粘附配合体 - 粘附蛋白（血清纤维结合蛋白） - 粘附蛋白抗原决定基：RGD（血清纤维结合蛋白,胶原….） YIGSR ( 层粘蛋白 B1) 提示：很强的++表面能抑制 细胞生长
3.051/BE.340 5.降低血栓形成 亲水性表面 去除蛋白吸附 疏水性表面 固有的弱表面/细胞界面 利用血流产生的剪切力 ●表面结合肝素 覆盖血管的内皮细胞自然表面 结合抗凝血酶使得因子Xa和凝血酶失活 表面键合白蛋白 血小板无配位体(若HAS变性能粘附吗?如何 白蛋白亲和性涂层 大量吸附了血液中白蛋白的表面产生了惰 性涂层,如胆红素Ka~1031/mol 2 ●内皮细胞粘附 天然血管衬胆→溶血纤的活性 (纤维蛋白水解)
3 3.051/BE.340 5．降低血栓形成 z 亲水性表面 - 去除蛋白吸附 z 疏水性表面 z 表面结合肝素 - 覆盖血管的内皮细胞自然表面 - 结合抗凝血酶使得因子 Xa 和凝血酶失活 z 表面键合白蛋白 - 血小板无配位体（若 HAS 变性能粘附吗？如何？） z 白蛋白亲和性涂层 z 内皮细胞粘附 - 天然血管衬胆 ⇒ 溶血纤的活性 （纤维蛋白水解） - 固有的弱表面/细胞界面 - 利用血流产生的剪切力 - 大量吸附了血液中白蛋白的表面产生了惰 性涂层，如胆红素 Kd～10-8l/mol
3.051/BE.340 6.减少细菌粘附 伞或纤毛 细菌粘附 通过细胞壁的蛋白和多聚糖 非特定性) 血浆蛋白中的特殊受体 (如: saureus与纤维蛋白原纤维蛋白结合,FN,VN) 纤毛促进了最初的表面粘附 细菌细胞壁 如:大肠杆菌 细菌细胞壁 (革兰氏阴性) (革兰氏阳性) 如:葡萄状球菌 S.表皮 脂多糖 102 99999 。。。 蛋白质 惰性涂层 亲水性聚合物,HSA ●杀菌剂 含Ag涂膜 -抗生素(如:庆大霉素洗脱膜
4 3.051/BE.340 6． 减少细菌粘附 细菌粘附 ¾ 通过细胞壁的蛋白和多聚糖 (非特定性) ¾ 血浆蛋白中的特殊受体 （如：S.aureus 与纤维蛋白原/纤维蛋白结合，FN，VN） ¾ 纤毛促进了最初的表面粘附 细菌细胞壁 如：大肠杆菌 细菌细胞壁 （革兰氏阴性） （革兰氏阳性） z 惰性涂层 亲水性聚合物，HSA z 杀菌剂 -含 Ag 涂膜 -抗生素（如：庆大霉素洗脱膜） 伞或纤毛 （~1um） 如：葡萄状球菌, S．表皮 脂多糖 肽聚糖 蛋白质
3.051/BE.340 细胞壁-干扰剂(阳离子) i)非哺乳动物抗细菌的肽 两亲性的螺旋型结构(如: LKLLKKL) i)阳离子聚合物(如:亲脂侧链) 7.改变传输性能 调整水、治疗剂的传输,等等 如:交联剂(惰性)或pH值(活性) 8.增强润滑性(降低摩擦/磨损) 体内:亲水性表面 9.提高硬度 增强耐磨性 10.增强耐腐蚀耐降解性
5 3.051/BE.340 -细胞壁-干扰剂（阳离子） ⅰ)非哺乳动物抗细菌的肽： 两亲性的螺旋型结构（如：LKLLKKL） ⅱ）阳离子聚合物(如：亲脂侧链) 7． 改变传输性能 -调整水、治疗剂的传输，等等 如：交联剂（惰性）或 pH 值（活性） 8． 增强润滑性（降低摩擦/磨损） 体内：亲水性表面 9． 提高硬度 增强耐磨性 10. 增强耐腐蚀/耐降解性