搜索
生物医用材料表面仿细胞膜结构改性刘晓霞丁玉婕细胞膜结构Contents发展趋势及展望4.仿细胞膜3.2.1.背景背景生物医用材料（满足3大要求）机械、物理、化学医学生物相容性对材料改性修饰（生物相容性）基于细胞膜仿生的磷酰胆碱技术脂质双层结构当磷脂分散于水相时，分子的疏水尾部倾向于聚集在一起，避开水相，而亲水头部暴露在水相，形成具有双分子层结构的封闭囊泡。以脂双层分子的疏水端为界，生物膜可分为内外两层，内外二层的结构具有不对称性，功能有很大差异。磷酰胆碱(PC)基团是组成细胞膜基本单元磷脂双分子层外层膜磷脂(卵磷脂)的亲水端基,是细胞外层膜中的外层官能团。带有等量正负电荷的PC基团是血红细胞外层膜抗凝血的原因。而内层膜磷脂头部则多带负电荷，是致凝血的。技术仿细胞膜仿细胞膜结构其实是仿血红细胞外层膜的磷酰胆碱基团的结构，凝血过程发生在膜和血浆界面上。将磷酰胆碱基团引入材料表面可得到抗凝血表面。PC技术仿细胞膜结构修饰/改性：用含磷酰胆碱基团的化合物或聚合物,在材料表面或其固液界面组装形成具有细胞外层膜结构薄层的技术。仿细胞膜结构聚合物:同时含有亲水和亲油基团,特别是含亲水性磷酰胆碱基团,能够形成类似于细胞膜结构的聚合物。a：细胞双层膜b：卵磷脂结构c：磷酰胆碱聚合物仿细胞外层膜组装结构仿细胞膜结构表面构建方法物理与化学两大类表面涂覆共混LB膜表面自组装接枝基团接枝聚合物表面涂覆含磷酰胆碱基团聚合物是获得仿细胞膜结构的主要途径。LB膜方法表面活性分子在水面上可形成单分子层结构。铺展在水溶液表面上的二维连续的单分子层,利用适当的机械装置,将一个或多个单分子层从水溶液表面逐层转移、组装到固体基片表面所形成的薄膜,称为(LB)膜,相应的技术被称为LB膜术。LB膜技术被用来制备高度有序、排列致密、厚度精确的单分子膜。制备负载于材料表面的仿细胞膜结构的脂质体双层LB膜既可作为研究细胞和分子间相互作用的手段,又可用于生物传感器及人工器官的生物活性涂层，表现出较好的血液相容性。但由于LB膜稳定性差、很难实现非平面材料的表面改性等局限性,使得LB膜方法在生物材料表面改性的应用前景还不是很乐观。共混及互穿网络改性•在提高生物相容性方面,含磷酰胆碱聚合物也被用来与聚砜、PLGA、聚氨酯等共混形成具有纳米或微米相分离的磷酰胆碱表面••增大PC聚合物在材料表面区域的含量及PC基团的表面覆盖率将是提高这类材料生物相容性的研究重点。••Subtitle共混聚合物是由两种以上聚合物混合得到的多组分体系。、表面接枝磷酰胆碱基团生物材料的表面结构基本决定了材料与生物分子及细胞的相互作用。用化学键合法将磷酰胆碱基团接枝到材料表面,形成稳定的仿细胞外层膜结构,改善生物相容性。由于大部分材料表面缺乏直接进行接枝化学反应的官能团,一般需要对材料表面进行活化处理。化学接枝磷酰胆碱基团表面的生物相容性可以获得明显改善。但表面磷酰胆碱基团的接枝密度有限,难以达到足够的磷酰胆碱基团密度及满意的使用性能。大致有两种因素制约磷酰胆碱基团的接枝密度：固体表面的空间位阻,及基团的静电排斥作用。在提高磷酰胆碱功能团在材料表面的密度方面,各种各样的表面聚合方法可以发挥各自的优势。表面接枝磷酰胆碱聚合物MPC接枝聚合已成为高分子生物材料表面改性、获取高表面密度的键合磷酰胆碱基团的有效方法。与溶液均相聚合不同,表面接枝聚合反应要求材料表面存在可引发聚合的组分,在化学反应、UV照射、臭氧处理、γ2辐射等作用下进行自组装单分子膜方法自组装单分子膜技术具有取向性好、有序性强、排列紧密等特点成膜机理是通过固液界面间的化学吸附在基体上形成化学键连接、取向排列紧密的二维有序单分子层,是纳米级的超薄膜。溶液中活性分子的头基与基体表面的化学反应使活性分子占据基体表面上可以键接的位置,并通过分子间力使吸附分子紧密排列。发展趋势及展望在基础研究方面,生物医用材料表面改性正处于多方向、多层次的发展阶段。仿细胞膜结构表面改性技术,作为生物医用材料研究领域发展最快、应用前景广阔的新技术,总体上还处在基础的应用研究阶段。仿细胞膜结构表面改性技术及材料从最初的血液相容性应用基础研究,正在扩展到组织相容性、药物靶向控释、组织工程、基因治疗等领域。用于体内植入器件上,基本消除现有材料的生物相容性问题;用于血液渗析膜及血液灌流器,显著降低血液有效成分的损失;模拟细胞外基质,实现干细胞的体外扩增培养;基于仿细胞膜的精细结构,抗污染的各种高灵敏度生物传感器将应用于生物医学领域癌症诊治用仿细胞膜纳米载体材料与技术研制了一种迄今为止世界上最稳定的新型复合脂质体，课题组将其命名为“瓷质体”。它是以新型复合脂质为原料通过溶胶-凝胶法和自组装方式制得的粒径约100纳米左右的脂质双层囊泡，表面覆盖具有分子厚度的生物相容性好的无机Si-O-Si网状物。通过Si-O-Si键把构成囊泡的脂质分子连接起来，维持了脂质体的本质特征，但稳定性却比传统脂质体显著提高。干态下瓷质体能在固体基底上保持完整的三维结构，并维持它的脂质双层囊泡结构，而这对传统的脂质体来说是不可能的。无需采用特殊方法便可实现极高的理化学稳定性，制备工艺简单，便于工业化生产。瓷质体可以包埋各种水溶性和脂溶性药物，不易泄漏，并且载药量和包封率均高于传统脂质体。ThankYou