论文部分内容阅读
医用聚乳酸广泛用于生物医用材料领域,但其表面生物相容性差,主要体现在如诱导血栓的形成,无细胞识别的有效位点,亲水性差不利于细胞增殖黏附等。故而要对其表面进行改性修饰来提高生物相容性。而把在机体内具有较好生物相容性的生物活性大分子多糖、蛋白质等固定在医用材料表面是提高其生物相容性的有效手段。本论文首先采用超声辅助热水浸提法从山药中提取多糖,并对其进行硫酸化改性制备山药多糖硫酸酯,随后采用层层自组装的方法在医用聚乳酸表面构建山药多糖硫酸酯/壳聚糖（SCYP/CS）多层膜并对其表面进行改性修饰,制备出了一种兼备生物相容性和生物功能性的医用聚乳酸材料表面。主要研究如下:采用超声辅助热水浸提法提取铁棍山药干片中的山药多糖。采用单因素实验、Box-Behnken中心组合设计及响应面分析法对山药多糖的提取条件进行优化,确定山药多糖的最佳提取工艺参数:提取温度40℃,料液比1:8,提取时间40min,超声功率270W。通过响应面分析得到最优提取率是16.32%,验证试验的提取率是16.42%,验证了模型的可行性。然后分离纯化后的中性山药多糖（CYP）。对CYP进行I2-KI测试,表明CYP不含有淀粉。采用浓硫酸法对CYP进行硫酸化改性,制备了不同反应时间下的山药多糖硫酸酯（SCYPs）。其中,SCYP1取代度为0.27;SCYP2取代度为0.87;SCYP3取代度为1.4。对CYP和SCYPs的特征吸收峰、单糖组成、分子量、螺旋结构进行分析。从紫外光谱中得出260280nm处有较弱的吸收峰,表明可能存在糖蛋白;从红外光谱中得到SCYPs既具有-OH和C-H这两种典型的多糖吸收峰,又具有S=O和C-O-S这两种硫酸基的特征吸收峰,表明了硫酸化改性成功;单糖组成分析得出CYP包含甘露糖、氨基葡萄糖、核糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、氨基半乳糖、葡萄糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖、岩藻糖,而在SCYPs中,岩藻糖均已降解;测定CYP和SCYPs的分子量分别为68.322kDa、17.182kDa、14.255kDa和9.495kDa,与CYP相比,硫酸化修饰后各衍生物的分子量均有明显下降;刚果红实验表明CYP在水溶液中具有三螺旋结构,在强碱溶液中三螺旋结构会解体,而SCYPs具有稳定的三螺旋结构。对CYP和SCYPs的抗氧化活性、抑菌活性、抗凝血活性、抗肿瘤活性进行评价。抗氧化实验表明多糖的硫酸化改性可能会提高天然山药多糖的自由基清除率;抑菌实验表明CYP对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌无生长抑制作用,而SCYPs对大肠杆菌没有生长抑制作用,对金黄色葡萄球菌的生长抑制作用较强;抗凝血活性表明CYP没有抗凝血活性,而SCYPs的APTT和TT随浓度和DS的增加而明显延长;抗肿瘤活性表明SCYP3的抗Caco-2细胞增殖活性最突出。选取生物活性较好的SCYP3进行下一阶段实验。采用层层自组装技术,在医用聚乳酸膜表面交替沉积山药多糖硫酸酯（SCYP）和壳聚糖（CS）,得到SCYP/CS多层膜。采用X-射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、水接触角测定仪及紫外可见分光光度计（UV-Vis）对多层膜的表面化学组成、形貌、亲/疏水性及膜的增长方式进行表征。XPS结果表明SCYP/CS多层膜上出现硫酸基和壳聚糖的特征元素（即S和N）,随着层数的增加特征元素含量增加;SEM结果表明SCYP、CS交替组装后可将氨基化处理后的裂痕填平,但膜表面光滑程度不如聚乳酸膜;水接触角测试表明随着组装层数增加,水接触角呈现锯齿状交替降低,膜表面亲水性提高;多层膜的增长模式呈现出均匀连续性。对SCYP/CS多层膜的血液相容性、细胞增殖黏附性、抑菌效果进行评价。血液相容性测试结果表明经SCYP/CS多层膜改性后的医用聚乳酸可增加牛血清白蛋白的吸附量、降低血小板黏附率和激活效应、有效延长APTT和TT、抑制凝血系统（TAT、C3a、C5a）的激活且溶血率均小于5%;SCYP/CS多层膜改性聚乳酸对L929细胞的增殖黏附性较对照组有明显提高;改性后聚乳酸多层膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌显示出了良好的抑制效果。以单宁酸（TA）作为模型药物,对（SCYP/CS）5多层膜进行载药释药性测试。采用UV-Vis对多层膜载药性层层追踪,获得多层膜的最大载药量为29.88±0.005μg/cm2。研究不同条件下载药多层膜的释药行为,发现随pH值、温度和离子强度的增加,TA的释放率逐渐增大。通过零级动力学、一级动力学、Higuchi方程及Riger-Peppars模型对释药曲线进行了拟合,建立了合适的释药模型。考察了载药多层膜对ABTS自由基的清除效果,发现多层膜所释放的TA能与ABTS自由基反应使得ABTS自由基溶液脱色,表明TA在多层膜可保持其固有的抗氧化活性。