1、蛋白質(zhì)在表/界面的吸附以及細(xì)胞在材料表面的響應(yīng)行為對材料的生物相容性起著至關(guān)重要的作用。當(dāng)生物材料和機(jī)體環(huán)境接觸后，首先發(fā)生的是體液中的蛋白質(zhì)在表/界面的吸附，吸附的蛋白質(zhì)層還可進(jìn)一步誘導(dǎo)后續(xù)的細(xì)胞黏附、鋪展、增殖等行為。由于材料表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是影響蛋白質(zhì)和細(xì)胞行為的一個重要因素，因此，研究表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對蛋白質(zhì)吸附和細(xì)胞響應(yīng)行為的影響并闡明三者之間的內(nèi)在聯(lián)系，這對設(shè)計合理的生物材料表面、提高材料的生物相容性具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。<

2、br>　　 基于此，本研究以聚二甲基硅氧烷和生物陶瓷為基材，利用微/納加工技術(shù)在基材表面構(gòu)筑特定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分別研究化學(xué)組分均質(zhì)和異質(zhì)的表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和化學(xué)組分的協(xié)同作用對蛋白質(zhì)吸附行為和細(xì)胞響應(yīng)行為的影響。具體內(nèi)容如下：
　　 1.化學(xué)組分均質(zhì)的表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對蛋白質(zhì)、細(xì)胞行為的影響
　　 采用水熱法在45S5生物活性玻璃陶瓷表面構(gòu)筑化學(xué)組分均質(zhì)(羥基磷灰石(HA))的有序納米棒結(jié)構(gòu)(Ceramic1)、

3、無規(guī)納米棒結(jié)構(gòu)(Ceramic2)和納米片結(jié)構(gòu)(Ceramic3)。通過蛋白質(zhì)吸附測試(單一蛋白質(zhì)吸附體系和血漿蛋白質(zhì)吸附體系)、蛋白質(zhì)電泳(SDS-PAGE)和蛋白質(zhì)印跡(Western-Blot)分析，研究單純的表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對蛋白質(zhì)吸附以及細(xì)胞黏附行為的影響。結(jié)果表明，不論是在單一蛋白質(zhì)吸附環(huán)境還是在人血漿吸附環(huán)境下，具有微/納拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的表面均有利于纖維蛋白原(Fg)和人血清白蛋白(HSA)的吸附，且樣品比表面積越大(Ceramic

4、1>Ceramic2>Ceramic3)蛋白質(zhì)吸附量也越高。從人骨髓原代細(xì)胞培養(yǎng)結(jié)果來看，表面納米棒結(jié)構(gòu)比納米片結(jié)構(gòu)(Ceramic3)更有利于細(xì)胞的貼壁和鋪展，而有序的納米棒結(jié)構(gòu)(Ceramic1)又比無規(guī)納米棒結(jié)構(gòu)(Ceramic2)的效果要好。由上述結(jié)果可知，對化學(xué)組分均質(zhì)的表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而言，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是影響蛋白質(zhì)吸附和細(xì)胞響應(yīng)行為的主要因素。
　　 2.化學(xué)組分異質(zhì)的圖案化表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對蛋白質(zhì)、細(xì)胞行為的影響
　　

5、 以聚二甲基硅氧烷(PDMS)為基材，通過硅氫加成反應(yīng)在PDMS表面接枝烯丙基聚乙二醇(PDMS-PEG)。以透射電鏡用銅網(wǎng)為光掩膜，采用紫外光刻蝕技術(shù)(Xe2 excimer：172 nm)在PDMS-PEG膜片上制備出化學(xué)組分異質(zhì)的圖案化表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。而后在此圖案化表面上進(jìn)行熒光素標(biāo)記蛋白質(zhì)(Fg-FITC)吸附以及L929細(xì)胞培養(yǎng)實驗，結(jié)果表明，由于曝光區(qū)域的PEG被刻蝕除去并暴露出底層的PDMS基材從而促使Fg在該區(qū)域吸附，而未

6、曝光部分的PEG則得以保留并能有效的排斥蛋白質(zhì)的吸附。因此，F(xiàn)g限定性地吸附于曝光區(qū)域并呈現(xiàn)圖案化分布。當(dāng)進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)時，細(xì)胞培養(yǎng)液中的蛋白質(zhì)(包括與細(xì)胞黏附相關(guān)的蛋白質(zhì)如纖粘蛋白(Fn)、玻粘蛋白(Vn)等)也限定性的吸附于曝光區(qū)域，而后L929細(xì)胞在該蛋白質(zhì)吸附層的引導(dǎo)下黏附、鋪展于曝光區(qū)域，從而實現(xiàn)了細(xì)胞圖案化。從以上結(jié)果可知，對化學(xué)組分異質(zhì)的表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而言，化學(xué)組分對蛋白質(zhì)吸附行為和細(xì)胞響應(yīng)行為的影響占主導(dǎo)地位。
　　

7、 3.表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和化學(xué)組分的協(xié)同作用對蛋白質(zhì)、細(xì)胞行為的影響
　　 以鎂黃長石(Akermanite)為基材，將其浸入模擬體液環(huán)境中從而在樣品表面生成一層類骨磷灰石層(Akermanite-HAp)，掃描電子顯微鏡(SEM)和X射線衍射儀(XRD)測試結(jié)果表明新生層的化學(xué)組分為羥基磷灰石并具有一定的微/納米級棒狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。而后以未修飾的鎂黃長石作為對照組，考察Fg、HSA、Fn、Vn在樣品表面的吸附行為以及骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(B

8、MSC)的增殖生長狀況。結(jié)果表明：由于Akermanite-HAp樣品表面生成的類骨磷灰石層具有一定的微/納拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，有利于蛋白質(zhì)的吸附(包括與細(xì)胞黏附相關(guān)的蛋白質(zhì)如Fn、Vn等)以及細(xì)胞的黏附和附著，同時微/納米棒之間的縫隙也有利于溶液的流動、營養(yǎng)物質(zhì)的交換以及氧氣的輸送等。另外，這種新生成的類骨磷灰石層具有一定的生物活性，自身也能促進(jìn)成骨細(xì)胞的黏附和增殖。在這些因素的共同作用下使得BMSC在Akermanite-HAp樣品表面的增殖