粘附-抗污蛋白材料的生物制备及表征文献综述

 2021-12-19 22:28:10

全文总字数:9203字

文献综述

一、研究背景生物材料和普通材料的根本区别在于生物材料具有生物相容性。

生物相容性既包括组织相容性,即不会使组织产生炎症甚至能够免疫原性[1];也包括血液相容性,即不会产生凝血和血栓现象。

普通材料会引起这些问题的一个关键原因是普通材料的表面与蛋白质之间的非特异性吸附作用,而这会导致不溶性纤维蛋白形成[2]、引起血小板黏附与凝聚以及红细胞黏附等机体反应事件,最终可能会引起血栓等严重的医疗后果[3]。

在纳米药物或者基因载体等应用领域,传统的PEG类或者甲基丙稀酸类(包括MPC类,pCBMA或者pSBMA等)由于其具有生物不可降解性[4],在长期给药(包括基因摄取)的情况下,会导致聚合物在宿主细胞内的累积,从而会干扰宿主细胞的代谢,甚至引起宿主细胞的死亡[5]。

二、常见的抗非特异性蛋白质吸附材料蛋白质在材料表面的吸附是一种非常普遍的现象,凡是与机体或者血液接触的材料表面都会发生非特异性蛋白质吸附[6-9]。

在很多情况下,这种吸附作用都会带来许多不利的影响:例如在医用植入体领域,当材料表面与血液发生接触,首先会有蛋白质吸附在材料表面,然后细胞会在材料表面吸附、铺展、增殖、或者死亡等,从而会导致血栓形成,甚至还会导致严重的医疗后果「10-12].在纳米药物领域,蛋白质在药物表面吸附,可能会导致纳米药物的聚集,甚至会产生抗体,从而被人体免疫系统快速清除,无法延长药物在体内循环时间,从而无法实现纳米药物的靶向作用以及提高药物最终疗效等功能;在医学检测领域,由于非特异性蛋白质吸附影响,限制了生物芯片、核磁共振成像等在复杂体系(如血浆,血清)中的检测灵敏限和测量精度[13].在生物医药、食品的分离等应用领域,膜的污染问题始终是一个具有挑战性的问题,Zhang Yang等[14]通过原子转移自由基聚合聚合(ATRP)改性的方法在芳香聚酞胺膜表面接枝一层pSBMA,不但有效的提高了膜在复杂体系环境中的抗污染能力,而且保持了与原膜类似的膜通量、截留率,为开发具有抗生物污染性能的反渗透(RO)分离膜提供了良好的研究思路。

另外,在隐形眼镜,心脏支架等[15]生物医用植入体研究领域,人工肌肉,人工关节等组织工程研究领域,以及海洋防污染涂层[16-20]等应用领域都具有潜在的应用价值。

总之,抗非特异性蛋白质吸附材料的研究,从理论和实践方面都有广泛的应用前景,是一个涉及多学科领域的基础性研究课题。

按照目前较为通用的分类标准[21],抗非特异性蛋白质吸附材料可以分为两大类:亲水性的聚合物和两性离子聚合物等。

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