[基礎(chǔ)科學(xué)]國(guó)外先進(jìn)智能生物材料的研究進(jìn)展-資料下載頁(yè)
2024-12-07 19:32本頁(yè)面
【正文】 是表面特異化途徑之一。處于生物流體中的生物材料存在不同蛋 白質(zhì)間的交換吸附，蛋白質(zhì)和水之間也有交換吸附。生物材料表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)形態(tài)對(duì)生物材料 /宿主相互作用產(chǎn)生重大影響，可能誘發(fā)蛋白質(zhì)優(yōu)先吸附。溫敏性聚異丙基丙烯酰胺 (PIPAAm)在 LCST 溫度以下顯示親水性，當(dāng)溫度高于 LCST 時(shí)轉(zhuǎn)變成疏水性，這反映 PIPAAm 鏈的構(gòu)象隨溫度而變化。這種特性可用于肽類(lèi)的脫吸附分離 [10]。 Ratner 研究組 [17]以輝光放電等離子沉積方式形成聚合物薄膜，然后將二糖與薄膜共價(jià)鍵合，構(gòu)建多糖狀空腔，它們可高度選擇識(shí)別許多模板蛋白，如白蛋白、免疫球蛋白、溶菌酶、核糖核酸酶和鏈酶親和素。這 預(yù)示一旦確認(rèn)體內(nèi)某種蛋白對(duì)愈合特別重要，就可設(shè)計(jì)與修飾表面，使與其親和的關(guān)鍵蛋白富集，從而觸發(fā)愈合過(guò)程。 血液相容性材料 為賦予生物材料抗血栓性，希望蛋白質(zhì)在材料表面呈單層吸附，這涉及了材料表面水的結(jié)構(gòu)。水分子藉分子間氫鍵可形成水團(tuán)簇，單個(gè)水分子和水團(tuán)簇混合構(gòu)成總體水，兩者處于動(dòng)態(tài)平衡。人工再現(xiàn)細(xì)胞膜表面可賦予生物材料良好的血液相容性。鑒于細(xì)胞膜主要由磷脂質(zhì)雙分子膜構(gòu)成，將磷脂的親水性磷酸膽堿 (PC)殘基引入聚甲基丙烯酸衍生物中，能獲得可抑制蛋白質(zhì)多層吸附的聚合物。聚合物表面對(duì)蛋白質(zhì)的吸附與 水的狀態(tài)有關(guān)，要獲得良好的血液相容性須同時(shí)考慮蛋白質(zhì)與水分子的協(xié)同作用。 細(xì)胞特異材料 隨著組織工程的發(fā)展，對(duì)生物材料 /細(xì)胞相互作用的調(diào)控變得日益重要。這種調(diào)控實(shí)質(zhì)上是對(duì)生物材料與細(xì)胞接觸時(shí)的表面活性的調(diào)控。組織工程中使用最廣的聚 ?羥基酸如聚乳酸 (PLA)可通過(guò)不同途徑調(diào)節(jié)表面的親水 /疏水性或荷電特性。固定細(xì)胞粘連因子和細(xì)胞增殖因子，能使 PLA 表面呈現(xiàn)細(xì)胞特異性，包括細(xì)胞粘連因子精氨酸 甘氨酸 天冬氨酸 (RGD)三肽結(jié)構(gòu)的固定，也包括膠原、明膠或纖連蛋白、細(xì)胞粘連蛋白的固定。如 PLA 薄膜表 面經(jīng)堿處理后，明膠分子中的脯胺酸、羥基脯氨酸或精氨酸的去質(zhì)子化活性氨基與聚乳酸產(chǎn)生酸 酰胺交換反應(yīng)，使明膠在聚乳酸表面化學(xué)固定。 pH=條件下固定明膠的 PLA 薄膜，其細(xì)胞粘連系數(shù)與 RGD 固定薄膜基本相當(dāng)，是很有應(yīng)用前景的生物材料表面工程技術(shù) [17]。不同細(xì)胞識(shí)別不同的細(xì)胞外基質(zhì) (ECM)，發(fā)揮相應(yīng)的獨(dú)特功能。細(xì)胞的識(shí)別性能與糖脂質(zhì)和糖蛋白相關(guān) ,仿照細(xì)胞的特異識(shí)別性能可構(gòu)建仿生糖鏈高分子，作為組織工程中人工基質(zhì)。 以上從智能高分子凝膠、刺激響應(yīng)性藥物釋放體系、智能膜材和生物材料表面智能化 4 個(gè)方面闡 述了智能生物材料的研究進(jìn)展。從本質(zhì)上講它們都屬于仿生范疇，但僅是初級(jí)階段。隨著研究工作者對(duì)材料科學(xué)和生命科學(xué)理解的深入，仿生程度必將在 21世紀(jì)得到大幅度提高。生物材料的智能化發(fā)展很重要，例如組織工程正在尋求人工細(xì)胞外基質(zhì)的智能化響應(yīng)以及對(duì)目標(biāo)細(xì)胞的響應(yīng)，其原理是對(duì)人體這個(gè)開(kāi)放生物體系的分子識(shí)別過(guò)程。開(kāi)放體系存在著能量、物質(zhì)、信息傳遞，故怎樣設(shè)計(jì)與修飾生物材料使之能夠適應(yīng)人體，是對(duì)生物材料的長(zhǎng)期挑戰(zhàn)。這方面進(jìn)展有賴(lài)于材料科學(xué)工作者真正做到與生命科學(xué)交叉與融合。生物材料本身的復(fù)雜性處于物理層次與生物層次界面，從 此角度考慮問(wèn)題，對(duì)材料科學(xué)的進(jìn)展必將有很大的推動(dòng)作用。 5 參考文獻(xiàn) [1] 山口智彥，吉田亮 . 高分子， 1997,46(9):691693. [2] 岡野光夫 . 海外高分子研究， 1997,72. [3] 石原一彥 . 機(jī)能材料， 1999， 19[9]： 2531. [4] 山岡哲二，木村良晴 . 高分子加工， 1998,47:338345.
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