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导电高分子具有半导体范围内的电导率,良好的化学稳定性和生物相容性,被广泛地应用于生物材料。掺杂剂在导电高分子研究中具有至关重要的作用,可以调控导电高分子的结构和性能。本文选择了多巴胺和生物素作为掺杂剂,采用无模板法将这两种生物分子引入导电聚吡咯,构建纳米结构的导电高分子,进而研究其生物学应用。首先,采用无模板法将多巴胺分子掺杂于导电聚吡咯,在钛表面制备了聚吡咯/聚多巴胺纳米纤维结构涂层。通过调控电解质的pH、反应电流密度和多巴胺的浓度,在钛表面制备了不同纳米结构的聚吡咯/聚多巴胺涂层。分析产物的微观形貌、结晶结构和化学成分,探讨了聚吡咯/聚多巴胺纳米纤维结构的形成机理。研究发现多巴胺单体在预成核表面聚合生成聚多巴胺链,当化学环境有利于聚多巴胺分子链和聚吡咯分子链之间的氢键的形成时,聚多巴胺分子链可以诱导溶液中的吡咯胶束或者吡咯低聚物进行自组装,形成有序的纳米纤维结构。纳米纤维的平均直径为172.4±36.4 nm。同时发现纳米纤维结构的聚吡咯具有高比表面积,内部具有一定的结晶度,纳米纤维结构的电子传递阻力相对于纳米颗粒结构的小,因此纤维结构的电阻较小,其电阻约为107Ω?cm2。其次,钛植入体表面构建的聚吡咯/聚多巴胺纳米纤维结构涂层具有优异的生物活性。由于其高比表面积和表面富集的邻苯酚羟基基团,聚吡咯/聚多巴胺纳米纤维结构涂层具有促进羟基磷灰石沉积的作用,改性之后的钛植入体具有快速粘附蛋白的特性,促进细胞的粘附和铺展。最后,构建了捕获/脱附癌细胞的导电聚吡咯纳米锥平台,用于循环肿瘤细胞研究。生物素掺杂的聚吡咯纳米锥结构的顶端外径约75 nm、垂直高度约500 nm。该纳米锥结构具有较好的氧化还原可逆性,其阴极支峰电位为-0.167V,阳极支峰电位-0.408V。应用生物素-亲合素系统(Biotin-Avidin—System,BAS),将EpCAM抗体接枝在纳米锥结构表面。接枝EpCAM抗体的聚吡咯纳米锥平台对EpCAM抗体阳性细胞,比如人结肠癌HCT-116和人乳腺癌细胞MCF7,具有特异性粘附功能,而对EpCAM抗体阴性细胞,比如宫颈癌细胞Hela细胞,粘附性较差。0.8V弱电势刺激15秒之后,被捕获的EpCAM抗体阳性细胞从材料表面脱附下来,实现细胞的释放。综上所述,本文采用电化学方法将多巴胺和生物素掺杂于导电聚吡咯,制备纳米结构涂层,分别用于提高钛植入体的骨整合特性和癌细胞的捕获/释放研究。