CN102108130A - 疏水性医用高分子材料的表面生物功能化方法 - Google Patents
疏水性医用高分子材料的表面生物功能化方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102108130A CN102108130A CN 201110037602 CN201110037602A CN102108130A CN 102108130 A CN102108130 A CN 102108130A CN 201110037602 CN201110037602 CN 201110037602 CN 201110037602 A CN201110037602 A CN 201110037602A CN 102108130 A CN102108130 A CN 102108130A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- phbv
- amino
- bifunctional peg
- macromolecular materials
- rgd
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Peptides Or Proteins (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
医用高分子材料中有很大一部分是疏水性的且无生物活性,因此对其表面进行生物功能化改性以提高材料的生物相容性非常必要。我们以一种可降解且无免疫原性的生物材料聚羟基丁酸戊酸共聚酯(PHBV)为例,提出了一类疏水性医用高分子材料的表面生物功能化方法,通过氨等离子体处理或修饰多巴胺可在PHBV表面引入氨基,进而可以在表面依次修饰上末端具有不同官能团的聚乙二醇分子(NHS-PEG-MAL)和含有精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)序列的短肽。经体外细胞实验及蛋白吸附实验证实,改性后PHBV的生物相容性得到显著改善。引入的RGD短肽可促进细胞在材料表面生长,同时,PEG分子具有抗非特异性蛋白吸附的能力,从而减少炎症发生和血栓形成。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种疏水性医用高分子材料表面生物功能化修饰方法,属于生物医用材料领域。
技术背景
在组织工程中,生物材料被广泛用于支架制作。这些支架不仅为细胞提供机械支撑和3D结构,同时还提供诱导组织形成的信号。材料的结构,形态,降解和生物活性位点的提供都是重要设计参数,它们都可能影响细胞的增殖分化。材料表面也可以修饰特殊的生物活性物质以提高其生物相容性。如在生物材料表面连接上精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)短肽来促进细胞的粘附。RGD短肽广泛存在于细胞外基质蛋白(如纤连蛋白,胶原蛋白及玻璃粘连蛋白等)中,可特异识别细胞膜上整联蛋白位点从而将细胞锚定连接到细胞外基质上。整联蛋白连接到RGD短肽上后会引起细胞内信号通路的变化从而影响细胞的增殖,分化等行为。此外,材料表面还可以通过修饰肝素、聚乙二醇(PEG)等来提高其抗非特异性蛋白吸附能力,进而减少炎症发生和血栓形成,此方法被广泛应用于血管修复等植入性材料的表面修饰。聚羟基丁酸戊酸共聚酯(PHBV)是一种良好的医用高分子材料,具有生物可降解性,无抗原性且无毒,无致癌性,近年来受到广泛关注。然而,和多数高分子聚合物材料一样,PHBV材料表面疏水且缺少细胞识别位点。为了进一步提高PHBV的生物相容性,就需要改变其表面特性,引入生物活性分子,从而达到促进细胞粘附,增殖并增加其抗非特异性蛋白吸附能力的目的。这种方法可同样应用于其它疏水性医用高分子材料的表面改性以提高生物相容性。
发明内容
技术问题: 本发明的目的在于提供一种疏水性医用高分子材料的表面修饰方法,以提高材料的生物相容性。
技术方案: 本发明提供的疏水性医用高分子材料的表面生物功能化方法为:
首先,选取了医用高分子材料聚羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV,其表面疏水且无反应活性位点;其次,通过等离子体处理或修饰多巴胺,在PHBV表面引入氨基,通过表面氨基进行后续反应,依次修饰上双官能团PEG和含RGD短肽,在增加表面细胞活性的同时减少非特异性蛋白的吸附,改善PHBV的生物相容性。
在PHBV表面引入氨基的方法为:通过氨等离子体处理或修饰多巴胺实现;PHBV膜在等离子清洗机中抽真空至7 Pa后通入氨气至50 Pa,在60 W强度下处理120 sec,在表面引入氨基;或,将PHBV膜于室温下浸泡在2 mg/mL多巴胺溶液中24 h,在表面引入氨基。
在聚羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV修饰上双官能团PEG的方法是:将修饰有氨基后的PHBV于室温下浸泡在2 mM 双官能团PEG反应溶液中1 h,将双官能团PEG共价连接到表面。
在双官能团PEG上修饰含RGD短肽的方法是:将修饰双官能团PEG后的PHBV膜于室温下浸泡在50 μg/mL RGD短肽溶液中5 h,将RGD短肽共价连接到表面。
有益效果:本发明的优点在于通过简便的方法在疏水性医用高分子材料表面
引入活性官能团,进而通过该官能团依次修饰上具有抗非特异性蛋白吸附的PEG分子及可促进细胞生长的RGD短肽,从而显著改善原材料的生物相容性。
附图说明
图1为PHBV膜制备及表面生物功能化方法的示意图。
图2为修饰前后PHBV膜表面细胞活性的比较。
图3为修饰前后PHBV膜表面抗纤维蛋白原吸附能力的比较。
图4为修饰前后PHBV膜表面抗血清蛋白吸附能力的比较。
具体实施方式
1) 以旋涂法制备PHBV膜;PHBV溶于氯仿,浓度为10 (w/v)%,通过磁力搅拌器搅拌均匀。用旋涂法在玻片表面制备PHBV膜:将洁净玻片(Φ:10 mm)置于匀胶机中,取60 μL PHBV溶液滴至玻片表面,以4000 rpm旋涂30 sec。然后将旋涂有PHBV膜的玻片放入真空干燥箱中60 ℃真空干燥过夜,除去残余氯仿。
2) 在PHBV膜表面修饰氨基:(a) 通过氨等离子体法处理表面引入氨基:将制备好的PHBV膜放入等离子清洗机中,抽真空至7 Pa,通入氨气至50 Pa,60 W处理120 sec。或者(b) 通过多巴胺在表面引入氨基:取40 mg多巴胺溶于20 mL 10 mM Tris-HCl缓冲液(pH 8.5)配成反应液,将PHBV膜放入反应液中,室温下反应24 h, 后用大量超纯水冲洗表面并用氮气吹干。
3) 在修饰有氨基的PHBV膜表面修饰NHS-PEG-MAL:将NHS-PEG-MAL溶于HEPES-NaCl缓冲液(10 mM HEPES,150 mM NaCl,pH 7.2),配成浓度为2 mM的反应液;将修饰有氨基的PHBV膜浸入反应液中,室温下反应1 h,后用超纯水洗去未反应的NHS-PEG-MAL溶液。
4) 在修饰NHS-PEG-MAL后引入GRGDSPC:将GRGDSPC溶于HEPES-NaCl-EDTA缓冲液(10 mM HEPES,150 mM NaCl,5 mM EDTA,pH 6.8),浓度为50 μg/mL;将修饰NHS-PEG-MAL后的PHBV膜浸入该溶液中,于室温下反应5 h,后用超纯水洗去未反应上的GRGDSPC。
5) 各步反应后通过接触角,XPS检测证明PHBV表面成功修饰上氨基,NHS-PEG-MAL和GRGDSPC,且在浸泡3天后,表面基团稳定。从NIH 3T3细胞培养实验及非特异性蛋白吸附实验可证明在修饰RGD后表面细胞活性明显较未修饰的表面增强(图2);修饰NHS-PEG-MAL后表面抗非特异性蛋白吸附能力明显增强,在引入RGD后,表面仍具有这一特性(图3,图4)。故通过该方法修饰后,PHBV的生物相容性得到显著改善。
Claims (4)
1.一种疏水性医用高分子材料的表面生物功能化方法,其特征在于:首先,选取了医用高分子材料聚羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV,其表面疏水且无反应活性位点;其次,通过等离子体处理或修饰多巴胺,在PHBV表面引入氨基,通过表面氨基进行后续反应,依次修饰上双官能团PEG和含RGD短肽,在增加表面细胞活性的同时减少非特异性蛋白的吸附,改善PHBV的生物相容性。
2.根据权利要求1所述的疏水性医用高分子材料的表面生物功能化方法,其特征在于在PHBV表面引入氨基的方法为:通过氨等离子体处理或修饰多巴胺实现;PHBV膜在等离子清洗机中抽真空至7 Pa后通入氨气至50 Pa,在60 W强度下处理120 sec,在表面引入氨基;或,将PHBV膜于室温下浸泡在2 mg/mL多巴胺溶液中24 h,在表面引入氨基。
3.根据权利要求1所述的疏水性医用高分子材料的表面生物功能化方法,其特征在于在聚羟基丁酸戊酸共聚酯PHBV修饰上双官能团PEG的方法是:将修饰有氨基后的PHBV于室温下浸泡在2 mM 双官能团PEG反应溶液中1 h,将双官能团PEG共价连接到表面。
4.根据权利要求3所述的疏水性医用高分子材料的表面生物功能化方法,其特征在于在双官能团PEG上修饰含RGD短肽的方法是:将修饰双官能团PEG后的PHBV膜于室温下浸泡在50 μg/mL RGD短肽溶液中5 h,将RGD短肽共价连接到表面。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 201110037602 CN102108130A (zh) | 2011-02-14 | 2011-02-14 | 疏水性医用高分子材料的表面生物功能化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN 201110037602 CN102108130A (zh) | 2011-02-14 | 2011-02-14 | 疏水性医用高分子材料的表面生物功能化方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102108130A true CN102108130A (zh) | 2011-06-29 |
Family
ID=44172424
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN 201110037602 Pending CN102108130A (zh) | 2011-02-14 | 2011-02-14 | 疏水性医用高分子材料的表面生物功能化方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102108130A (zh) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103316600A (zh) * | 2013-05-14 | 2013-09-25 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种在聚乳酸血透膜表面固定肝素的方法 |
WO2015127897A1 (zh) * | 2014-02-27 | 2015-09-03 | 国玺干细胞应用技术股份有限公司 | 一种制备中空微米粒子的方法 |
CN106519205A (zh) * | 2016-10-26 | 2017-03-22 | 河南工程学院 | 一种载药多孔phbv接枝多巴胺微球的制备方法及应用 |
CN111671971A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-09-18 | 齐鲁工业大学 | 伯氨基暴露量为6%的多肽单层膜及其制备方法与应用 |
CN111671970A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-09-18 | 齐鲁工业大学 | 伯氨基暴露量为7%的多肽单层膜及其制备方法与应用 |
CN111871003A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-11-03 | 西南石油大学 | 一种基于仿生贻贝的超疏水金属网及其制备方法和应用 |
CN112717207A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-04-30 | 山东大学 | 一种基于仿生多巴胺的长效抗菌多功能涂层及其制备方法和应用 |
CN113123120A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-07-16 | 中山大学 | 一种可耐高温灭菌的pet细胞载体的制备方法及其应用 |
CN114177363A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-03-15 | 无锡中科光远生物材料有限公司 | 促进内皮化防粘连纤维膜及其制备方法 |
CN116328047A (zh) * | 2022-12-22 | 2023-06-27 | 上海琦识医疗科技有限公司 | 一种精密医用导管 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1302825A (zh) * | 2001-01-08 | 2001-07-11 | 天津大学 | 用丝素蛋白修饰聚羟基酯生物材料的方法 |
CN101955595A (zh) * | 2010-08-11 | 2011-01-26 | 东南大学 | 在多种材料表面制备化学微图案引导细胞定点生长的方法 |
-
2011
- 2011-02-14 CN CN 201110037602 patent/CN102108130A/zh active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1302825A (zh) * | 2001-01-08 | 2001-07-11 | 天津大学 | 用丝素蛋白修饰聚羟基酯生物材料的方法 |
CN101955595A (zh) * | 2010-08-11 | 2011-01-26 | 东南大学 | 在多种材料表面制备化学微图案引导细胞定点生长的方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
《Biomacromolecules》 20110204 Yan-Yan Wang等 Introducing RGD Peptides on PHBV Films through PEG-Containing Cross-Linkers to Improve the Biocompatibility 第551-559页 1-4 第12卷, 第3期 * |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103316600A (zh) * | 2013-05-14 | 2013-09-25 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种在聚乳酸血透膜表面固定肝素的方法 |
CN103316600B (zh) * | 2013-05-14 | 2015-03-25 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种在聚乳酸血透膜表面固定肝素的方法 |
WO2015127897A1 (zh) * | 2014-02-27 | 2015-09-03 | 国玺干细胞应用技术股份有限公司 | 一种制备中空微米粒子的方法 |
CN106519205A (zh) * | 2016-10-26 | 2017-03-22 | 河南工程学院 | 一种载药多孔phbv接枝多巴胺微球的制备方法及应用 |
CN111671970B (zh) * | 2020-07-30 | 2021-12-14 | 齐鲁工业大学 | 伯氨基暴露量为7%的多肽单层膜及其制备方法与应用 |
CN111671970A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-09-18 | 齐鲁工业大学 | 伯氨基暴露量为7%的多肽单层膜及其制备方法与应用 |
CN111671971A (zh) * | 2020-07-30 | 2020-09-18 | 齐鲁工业大学 | 伯氨基暴露量为6%的多肽单层膜及其制备方法与应用 |
CN111671971B (zh) * | 2020-07-30 | 2022-01-25 | 齐鲁工业大学 | 伯氨基暴露量为6%的多肽单层膜及其制备方法与应用 |
CN111871003A (zh) * | 2020-07-31 | 2020-11-03 | 西南石油大学 | 一种基于仿生贻贝的超疏水金属网及其制备方法和应用 |
CN112717207A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-04-30 | 山东大学 | 一种基于仿生多巴胺的长效抗菌多功能涂层及其制备方法和应用 |
CN113123120A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-07-16 | 中山大学 | 一种可耐高温灭菌的pet细胞载体的制备方法及其应用 |
CN113123120B (zh) * | 2021-05-24 | 2022-05-27 | 中山大学 | 一种可耐高温灭菌的pet细胞载体的制备方法及其应用 |
CN114177363A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-03-15 | 无锡中科光远生物材料有限公司 | 促进内皮化防粘连纤维膜及其制备方法 |
CN116328047A (zh) * | 2022-12-22 | 2023-06-27 | 上海琦识医疗科技有限公司 | 一种精密医用导管 |
CN116328047B (zh) * | 2022-12-22 | 2023-10-10 | 上海琦识医疗科技有限公司 | 一种精密医用导管 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102108130A (zh) | 疏水性医用高分子材料的表面生物功能化方法 | |
Chen et al. | Impact of antifouling PEG layer on the performance of functional peptides in regulating cell behaviors | |
Rahmati et al. | Protein adsorption on polymers | |
Ghosh et al. | Arginine-presenting peptide hydrogels decorated with hydroxyapatite as biomimetic scaffolds for bone regeneration | |
Swartzlander et al. | Linking the foreign body response and protein adsorption to PEG-based hydrogels using proteomics | |
Delaittre et al. | Chemical approaches to synthetic polymer surface biofunctionalization for targeted cell adhesion using small binding motifs | |
Tada et al. | Design and synthesis of binding growth factors | |
CN103191469B (zh) | 一种在骨损伤修复材料表面制备载生长因子涂层的方法 | |
CN103041445A (zh) | 一种用于组织工程的分子印迹多孔凝胶膜的制备方法 | |
Chuang et al. | Enzymatic regulation of functional vascular networks using gelatin hydrogels | |
Phan et al. | In vitro biocompatibility of decellularized cultured plant cell-derived matrices | |
Shafiq et al. | In situ vascular regeneration using substance P-immobilised poly (L-lactide-co-ε-caprolactone) scaffolds: stem cell recruitment, angiogenesis, and tissue regeneration | |
CN103894328B (zh) | 在Ti材料表面组装携层粘连蛋白和SDF-1α的纳米颗粒的方法 | |
CN1694955A (zh) | 可设计的支架及其制备和使用方法 | |
Shafiq et al. | Stem cell recruitment, angiogenesis, and tissue regeneration in substance P‐conjugated poly (l‐lactide‐co‐ɛ‐caprolactone) nonwoven meshes | |
US10814285B2 (en) | Functionalized membranes for bioartificial organs | |
Yan et al. | In vitro evaluation of the biological performance of macro/micro‐porous silk fibroin and silk‐nano calcium phosphate scaffolds | |
Han et al. | In vivo biocompatibility of sulfonated PEO‐grafted polyurethanes for polymer heart valve and vascular graft | |
CN105327406A (zh) | 一种制备多层载肝素还原氧化石墨烯涂层的方法 | |
CN104383611A (zh) | 一种利用聚电解质组装制备载药涂层的方法 | |
Wei et al. | Aptamer/Hydroxyapatite-Functionalized Titanium substrate promotes Implant Osseointegration via recruiting mesenchymal stem cells | |
CN104028434B (zh) | 一种在钛表面构建层粘连蛋白/肝素/SDF-1α抗凝及诱导内皮化多功能层的方法 | |
Dutta et al. | Effect of collagen nanofibers and silanization on the interaction of HaCaT keratinocytes and 3T3 fibroblasts with alumina nanopores | |
Balavigneswaran et al. | Silica release from silane cross-linked gelatin based hybrid scaffold affects cell proliferation | |
Choi et al. | Facile surface functionalization with glycosaminoglycans by direct coating with mussel adhesive protein |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110629 |