聚乙烯基吡咯烷酮可控接枝修饰材料表面及其应用研究

发布时间：2017-06-09 16:14

  本文关键词：聚乙烯基吡咯烷酮可控接枝修饰材料表面及其应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来血液灌流技术的应用日趋广泛,在临床上的治疗也取得较好进展,而吸附材料是血液灌流技术的核心。聚苯乙烯-二乙烯基苯类微球具有机械强度高、价格适中、制备工艺成熟、吸附容量高等优势,使其在血液灌流方面的应用具有广阔的前景,但是其抗蛋白非特异性吸附性能较差、血液相容性较差等问题限制了其在血液灌流方面的应用。针对上述问题,本文选取具有优异生物相容性的聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)作为接枝改性分子,首先进行表面可控接枝HS-PVP模型的构建,建立接枝理论基础,然后利用点击化学将HS-PVP接枝于聚苯乙烯-二乙烯基苯微球表面,提高微球抗蛋白非特异性吸附性能,改善其血液相容性。本文首先利用可控聚合可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)制备分子量较窄的、巯基化聚乙烯基吡咯烷酮(HS-PVP),并根据研究需要选取三种HS-PVP,重均分子量分别为1.52x103、2.14x103、3.74x103,分子量分布系数(PDI)分别为1.22、1.26、1.27。其次,利用选取的三种不同分子量的HS-PVP进行接枝模型的构建以及研究接枝密度和接枝链长对材料表面抗蛋白吸附性能以及材料生物相容性的影响;利用XPS和QCM-D等测试方法表征HS-PVP接枝于材料表面的过程,通过控制接枝时间得到不同接枝密度的样品,并发现材料抗蛋白非特异性吸附性能以及血液相容性随着材料表面PVP接枝密度的增加而增强;根据材料对蛋白吸附量与接枝分子量的关系得出结论,HS-PVP2对材料抗蛋白吸附性能具有较好的改性效果,样品Au-PVP2-150min对人血白蛋白和纤维蛋白原的吸附量相比空白样分别下降约79.2%和92.5%,即适当的分子量有利于接枝改性效果;研究PVP修饰前后模型表面对游离胆红素的吸附性能,发现PVP接枝改性可以提高模型对胆红素的吸附量,且经过计算机模拟发现胆红素主要利用疏水作用以两种构象的方式吸附于PVP。最后,利用聚苯乙烯-二乙烯基苯微球残留的悬挂碳碳双键与巯基的点击反应,将筛选得到HS-PVP2分子接枝微球表面,发现微球对凝血相关蛋白的吸附量随着HS-PVP的接枝量增加而明显较少,且HS-PVP接枝量(N含量)约为1.25%条件下,实现兼顾降低人血白蛋白和纤维蛋白原的非特异性吸附和减少对中分子毒素吸附的影响,并且微球溶血率满足临床要求,即表明聚乙烯基吡咯烷酮表面可控接枝改性聚苯乙烯-二乙烯基苯微球可以有效地改善其血液相容性,使其具有广泛的应用前景。
【关键词】：聚乙烯基吡咯烷酮 抗蛋白吸附 可控接枝 血液相容性 血液灌流
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-22
• 1.1 引言11
• 1.2 血液灌流11-14
• 1.2.1 血液灌流的原理11-12
• 1.2.2 血液灌流技术的临床应用12-14
• 1.3 血液灌流用吸附材料及其特性14-16
• 1.3.1 天然高分子及其衍生物14-15
• 1.3.2 功能性炭材料15
• 1.3.3 合成树脂15-16
• 1.4 血栓形成及凝血机制16-17
• 1.5 改善血液相容性的方式17-18
• 1.6 聚乙烯基吡咯烷酮表面改性在生物材料方面的应用18-19
• 1.6.1 物理方法18
• 1.6.2 化学方法18-19
• 1.7 可逆加成断裂链转移自由基聚合（RAFT）19-20
• 1.8 本课题的研究意义及主要内容20-22
• 1.8.1 研究目的及意义20-21
• 1.8.2 主要研究内容21-22
• 第二章 巯基化聚乙烯基吡咯烷酮（HS-PVP）的制备22-31
• 2.1 引言22-23
• 2.2 实验部分23-25
• 2.2.1 主要实验原料与设备23-24
• 2.2.2 试剂的纯化24
• 2.2.3 聚合物的合成24-25
• 2.3 表征测试方法25
• 2.3.1 FT-IR红外光谱测试25
• 2.3.2 核磁共振谱（1H-NMR）测试25
• 2.3.3 液相凝胶色谱（GPC）测试25
• 2.4 结果与讨论25-29
• 2.4.1 聚乙烯基吡咯烷酮均聚物的合成工艺探索25-26
• 2.4.2 乙烯基吡咯烷酮（NVP）的RAFT聚合26-27
• 2.4.3 红外光谱分析27-28
• 2.4.4 核磁分析测试28-29
• 2.5 本章小结29-31
• 第三章 模型表面可控接枝聚乙烯基吡咯烷酮的构建及其血液相容性研究31-53
• 3.1 引言31-32
• 3.2 实验部分32-33
• 3.2.1 实验原料及仪器32-33
• 3.2.2 模型金表面自组装聚乙烯基吡咯烷酮单分子膜的制备33
• 3.3 测试与表征33-35
• 3.3.1 石英电子微天平（QCM-D）表征33
• 3.3.2 X射线光电子能谱（XPS）表征33
• 3.3.3 表面亲水性表征33-34
• 3.3.4 原子力显微镜(AFM)表征34
• 3.3.5 蛋白吸附表征34
• 3.3.6 胆红素吸附表征34
• 3.3.7 计算机模拟34-35
• 3.3.8 血小板粘附实验35
• 3.3.9 细胞毒性实验35
• 3.4 结果与讨论35-52
• 3.4.1 聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）接枝模型构建的（QCM-D）表征35-38
• 3.4.2 接枝模型的理化性能表征38-41
• 3.4.3 蛋白吸附性能41-46
• 3.4.4 胆红素吸附性能46-50
• 3.4.5 生物学表征50-52
• 3.5 本章小结52-53
• 第四章 聚乙烯基吡咯烷酮可控接枝改性聚苯乙烯-二乙烯基苯微球及其血液相容性研究53-68
• 4.1 引言53-54
• 4.2 实验部分54
• 4.2.1 实验原料及仪器54
• 4.2.2 聚乙烯基吡咯烷酮分子接枝改性聚苯乙烯-二乙烯基微球54
• 4.3 测试与表征54-56
• 4.3.1 红外光谱测试54-55
• 4.3.2 元素分析测试55
• 4.3.3 X射线光电子能谱（XPS）表征55
• 4.3.4 BET孔径分析55
• 4.3.5 蛋白吸附测试55-56
• 4.3.6 溶血性能测试56
• 4.3.7 细胞毒性实验56
• 4.4 结果与讨论56-66
• 4.4.1 HS-PVP接枝改性聚苯乙烯-二乙烯基苯微球理化性能表征56-60
• 4.4.2 蛋白吸附测试60-65
• 4.4.3 生物学表征65-66
• 4.5 本章小结66-68
• 结论68-69
• 参考文献69-78
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果78-79
• 致谢79-80
• 附件80

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