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聚合物/液晶复合膜表面拓扑结构调控与血液相容性研究

作　者: 陈海丰
导　师: 屠美
学　校: 暨南大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 液晶复合膜拓扑结构蛋白质吸附血液相容性
分类号: R318.08
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文利用仿生学原理模仿生物膜及血管内膜的液晶态(Liquid Crystal)结构,将有序的、流动的胆甾醇液晶(CTGC)与基质材料聚氯乙烯(PVC)共混,制成系列聚合物／液晶复合膜,通过调节液晶含量及置于不同温度下进行热处理诱导液晶形态、畴排列及分布,以调控聚合物／液晶复合膜表面的拓扑结构,从而研究膜表面形态结构特征对蛋白吸附行为的影响以及材料的血液相容性。本文合成小分子液晶并通过红外光谱、核磁共振、偏光显微镜等检测手段对产物的结构和性能进行了表征,将聚合物与液晶化合物共混,采用溶剂致相分离法制备系列聚合物／液晶复合膜,通过偏光显微镜、扫描电镜和原子力显微镜观察各种复合膜的表面拓扑形貌特征,通过不同温度的热处理诱导液晶畴的形态、排列及分布,以调控聚合物／液晶复合膜表面拓扑结构,并研究了不同复合膜的相分离程度、液晶畴形状、液晶畴分布等表面形态及其与液晶含量、诱导条件的相关关系和理论机制。结果表明：复合膜表面呈现出的形态特征是液晶含量、诱导条件综合因素影响的结果,在非取向复合膜中,液晶在基质材料中呈圆盘织构均匀分布,经过热诱导的非取向复合膜形成的表面织构分布更为均匀,并随着液晶含量的增加而逐渐交织成网状结构,能形成较好的相分离结构。取向复合膜中液晶畴形成取向结构,液晶畴体积、数量与液晶含量呈正相关性。在相同液晶含量下,取向复合膜中液晶畴体积更少,尺寸较均匀。接触角测试结果表明复合膜的亲水性受液晶含量,诱导条件影响,随液晶含量增加、诱导温度的提高和取向度增加,复合膜的接触角均减小。通过考马斯亮蓝法对各种聚合物／液晶复合膜表面牛血清白蛋白(BSA)的吸收性能进行研究,结果表明：在相同环境温度下,随液晶含量增加,BSA吸附性能降低；相同液晶含量经过不同温度诱导的复合膜,高温诱导后BSA吸附量增多,且复合膜表面BSA吸附性能受液晶含量和环境温度共同影响。相对于非取向复合膜,取向复合膜表面BSA吸附性能随液晶含量的受环境温度变化趋势较为平缓。采用溶血率测试、血小板粘附试验、凝血酶时间(PT)对各复合膜的血液相容性进行评价。结果显示：各复合膜溶血率均小于5%,符合生物材料要求。经过热诱导的聚合物／液晶复合膜表面所附血小板的状况都优于未经修饰的复合膜及纯基材。复合膜的PT时间值小于纯基材膜,表明能有效阻抗复合膜上凝血的发生,且PT值均处于正常的范围之内。综上所述,与传统的聚合物/CTGC复合膜相比,经过表面拓扑形貌调控的的新型聚合物/CTGC复合膜更大程度地提高了聚合物膜材的抗凝血性能。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-8
目录  8-10
第一章前言  10-23
  1.1 生物材料与血液相容性材料  10-11
    1.1.1 生物材料  10
    1.1.2 血液相容性材料  10-11
  1.2 血液相容性材料研究  11-16
    1.2.1 材料导致的凝血与溶血机理  12-13
    1.2.2 血液相容性材料研究现状  13-16
  1.3 生物材料的血液相容性评价  16-18
  1.4 聚合物/液晶复合膜血液相容性材料研究概况  18-20
    1.4.1 液晶与生物膜  18-19
    1.4.2 聚合物/液晶复合膜血液相容性材料  19-20
  1.5 本课题的设计思路  20-23
    1.5.1 材料的选择及表面拓扑结构的构建  20-21
    1.5.2 聚合物腋晶复合膜血液相容性价  21-23
第二章液晶的合成及其表征  23-30
  2.1 实验部分  23-25
    2.1.1 试剂与仪器  23
    2.1.2 液晶的合成  23-24
    2.1.3 液晶化合物的表征  24-25
  2.2 结果与讨论  25-28
    2.2.1 红外光谱  25
    2.2.2 偏光显微镜观察  25-27
    2.2.3 元素分析  27-28
    2.2.4 ~1H-NMR分析  28
  2.3 小结  28-30
第三章不同拓扑结构聚合物/液晶复合膜的制备及其表征  30-45
  3.1 实验部分  31-34
    3.1.1 试剂与仪器  31
    3.1.2 聚合物/液晶复合膜制备  31-32
    3.1.3 聚合物/液晶复合膜的表面形貌表征  32-34
  3.2 结果与讨论  34-44
    3.2.1 偏光显微镜观察  34-39
    3.2.2 扫描电镜观察  39-43
    3.2.3 原子力显微镜观察  43-44
  3.3 小结  44-45
第四章聚合物/液晶复合膜的蛋白质吸附初探  45-62
  4.1 蛋白质吸附的理论及分子机理  45-48
    4.1.1 朗谬尔模型  45-46
    4.1.2 简单颗粒模型  46-47
    4.1.3 扩散颗粒模型  47-48
  4.2 材料表面对血浆蛋白的吸附  48-50
  4.3 实验部分  50-53
    4.3.1 试剂与仪器  50
    4.3.2 水接触角测试  50-51
    4.3.3 溶液配制  51
    4.3.4 标准曲线标定  51-52
    4.3.5 BSA吸附量的测定  52-53
  4.4 结果与讨论  53-61
    4.4.1 复合膜水接触角测定结果  53-54
    4.4.2 非取向复合膜表面BSA吸附性能初探  54-57
    4.4.3 取向复合膜表面BSA吸附性能初探  57-60
    4.4.4 复合膜取向性能对BSA吸附性能的影响  60-61
  4.5 小结  61-62
第五章聚合物/液晶复合膜的血液相容性评价  62-71
  5.1 实验部分  62-65
    5.1.1 试剂与仪器  62-63
    5.1.2 溶血试验  63-64
    5.1.3 血小板粘附试验  64
    5.1.4 凝血酶原时间(PT)试验  64-65
  5.2 结果与讨论  65-69
    5.2.1 溶血试验  65-66
    5.2.2 血小板粘附试验  66-68
    5.2.3 凝血酶原时间(PT)试验  68-69
  5.3 小结  69-71
第六章总结与展望  71-73
参考文献  73-83
致谢  83-84
附录  84

聚合物/液晶复合膜表面拓扑结构调控与血液相容性研究

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