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钛氧薄膜材料表面层粘连蛋白与纤连蛋白联合固定以及内皮化研究

作　者: 樊珊
导　师: 陈俊英
学　校: 西南交通大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 钛氧薄膜等离子体浸没离子注入层粘连蛋白纤连蛋白内皮化细胞培养
分类号: R318.08
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

本文采用非平衡磁控溅射沉积技术制备了具有金红石与锐钛矿混合结构的钛氧(Ti-O)薄膜,对其进行等离子体浸没H~+注入,并在此基础上,对Ti-O薄膜进行表面生物化改性。通过浓硫酸和双氧水活化Ti-O膜表面使其产生活性的羟基(-OH)基团,并通过硅烷偶联剂氨丙基三乙氧基硅烷(APTE)共价固定细胞外基质成分中的重要生物分子层粘连蛋白(Ln)和纤连蛋白(Fn)。另外,采用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、接触角测量等方法对每一步处理后的样品表面特征进行了测试与分析,最后通过体外人脐静脉血管内皮细胞(HUVEC)原代培养实验评价固定Ln和Fn前后Ti-O薄膜表面内皮细胞相容性。Ti-O薄膜以及注氢Ti-O薄膜经浓硫酸和双氧水活化后,FTIR结果显示表面可产生亲水性基团-OH;XPS结果显示-OH对应的O峰位增强;接触角减小,薄膜表面亲水性提高,并且注氢后产生的-OH基团更多。在活化的注氢Ti-O膜表面涂覆APTE后,FTIR及XPS结果表明APTE中的乙氧基水解后可以和Ti-O膜表面的羟基基团反应,使APTE化学键合到Ti-O膜表面;SEM及AFM结果显示表面更加平整,接触角增加,亲水性降低。在注氢Ti-O薄膜表面偶联固定Ln和Fn后,FTIR结果显示样品表面出现蛋白中的特征基团酰胺Ⅰ带、酰胺Ⅱ带基团,联合固定后峰值更强;免疫荧光染色结果显示Ln和Fn在表面出现,并且显示Ln和Fn联合固定成功。蛋白固定使样品表面粗糙度增大。体外人脐静脉内皮细胞培养实验结果表明,Ti-O薄膜本身具有一定的内皮细胞亲和性,在Ti-O薄膜表面固定Ln和Fn对内皮细胞的生长有良好的促进作用,在注氢Ti-O薄膜表面活化偶联后联合固定层粘连蛋白和纤连蛋白促内皮化效果非常显著,优于单种蛋白固定及在未注氢Ti-O薄膜表面固定蛋白的方法。以上的试验结果表明,通过对Ti-O薄膜表面注氢以及活化偶联,可以将Ln和Fn成功的共价固定在Ti-O薄膜表面。在Ti-O薄膜表面固定Ln和Fn对内皮细胞的生长有良好的促进作用。在注氢Ti-O薄膜表面活化偶联后联合固定层粘连蛋白和纤连蛋白促内皮化效果非常显著。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-13
第1章绪论  13-35
  1.1 生物医用材料  13-15
    1.1.1 生物医用材料的概念  13
    1.1.2 生物医用材料的分类  13-14
    1.1.3 生物医用材料的应用要求  14-15
  1.2 生物医用材料的表面改性  15-16
  1.3 材料表面固定生物大分子的研究现状  16-19
  1.4 生物材料表面内皮化研究  19-31
    1.4.1 内皮细胞的作用  19
    1.4.2 影响内皮细胞粘附的因素  19-23
    1.4.3 生物材料内皮化的研究现状  23-25
    1.4.4 改善生物材料表面内皮化的方法  25-31
  1.5 本论文的研究目的及意义  31-33
  1.6 本论文的研究内容与技术路线  33-35
    1.6.1 论文主要研究内容  33
    1.6.2 论文的技术路线  33-35
第2章钛氧薄膜制备及表征  35-49
  2.1 实验原理  35-42
    2.1.1 非平衡磁控溅射原理  35-36
    2.1.2 接触角测量以及表面能计算  36-39
    2.1.3 X射线衍射能谱(XRD)  39-40
    2.1.4 X射线光电子能谱(XPS)  40-41
    2.1.5 扫描电子显微镜(SEM)  41-42
    2.1.6 原子力显微镜(AFM)  42
  2.2 结果与讨论  42-48
    2.2.1 XRD结果  42-44
    2.2.2 XPS结果  44-45
    2.2.3 扫描电子显微镜结果  45
    2.2.4 AFM结果  45-46
    2.2.5 接触角测量以及表面能分析  46-48
  2.3 小结  48-49
第3章钛氧薄膜表面活化处理  49-59
  3.1 钛氧薄膜表面酸活化处理  49-51
    3.1.1 Ti-O膜表面酸活化原理  49-50
    3.1.2 Ti-O膜表面酸活化工艺  50-51
  3.2 钛氧薄膜表面H~+等离子体浸没离子注入与酸活化处理  51-53
    3.2.1 Ti-O膜表面H~+等离子体浸没离子注入与酸活化原理  51-52
    3.2.2 Ti-O膜表面H~+等离子体浸没离子注入与酸活化工艺  52-53
  3.3 实验结果与分析  53-58
    3.3.1 Ti-O薄膜表面注氢以及活化前后亲水性表征  53
    3.3.2 Ti-O薄膜表面注氢以及活化前后FTIR表征  53-54
    3.3.3 Ti-O薄膜表面注氢以及活化前后XPS表征  54-55
    3.3.4 Ti-O薄膜表面注氢以及活化前后SEM表征  55-56
    3.3.5 Ti-O薄膜表面注氢以及活化前后AFM表征  56-58
  3.4 小结  58-59
第4章活化的Ti-O薄膜表面层粘连蛋白和纤连蛋白的固定  59-83
  4.1 实验仪器及试剂  59-60
    4.1.1 实验仪器及器皿  59
    4.1.2 实验试剂  59-60
  4.2 氨基偶联  60-67
    4.2.1 偶联的原理  60-61
    4.2.2 偶联的工艺  61
    4.2.3 结果与分析  61-67
  4.3 偶联的Ti-O薄膜表面单种生物分子固定  67-72
    4.3.1 单种生物分子固定的原理  67-70
    4.3.2 层粘连蛋白和纤连蛋白的固定工艺  70
    4.3.3 结果与分析  70-72
  4.4 偶联的Ti-O薄膜表面两种生物分子的复合固定  72-82
    4.4.1 两种生物分子复合固定的原理  72-73
    4.4.2 层粘连蛋白和纤连蛋白复合的固定工艺  73
    4.4.3 结果与分析  73-82
  4.5 小结  82-83
第5章原代人脐静脉内皮细胞体外培养试验  83-96
  5.1 实验所用仪器及试剂  83-84
    5.1.1 所用仪器及器皿  83
    5.1.2 实验所需试剂  83-84
  5.2 实验原理及步骤  84-86
    5.2.1 实验原理  84
    5.2.2 实验步骤  84-86
  5.3 实验结果及分析  86-94
    5.3.1 内皮细胞鉴定  86-87
    5.3.2 内皮细胞培养结果  87-94
  5.4 小结  94-96
第6章生物分子固定对Ti-O薄膜表面细胞相容性影响的机理研究  96-104
  6.1 表面亲水性  96-97
  6.2 表面化学结构  97-98
  6.3 表面形貌  98-99
  6.4 表面固定的蛋白量  99-102
  6.5 ECM中生物分子种类的影响  102-103
  6.6 小结  103-104
结论  104-105
致谢  105-106
参考文献  106-114
攻读硕士期间发表的文章  114
参与科研项目  114

钛氧薄膜材料表面层粘连蛋白与纤连蛋白联合固定以及内皮化研究

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