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活性自由基聚合用于材料表面生物相容性修饰的研究

作　者: 郭卫华
导　师: 朱秀林
学　校: 苏州大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: SI-ATRP 表面接枝不锈钢丝素膜生物相容性
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文主要研究内容是:一、运用表面引发ATRP聚合法在不锈钢(SS)表面接枝功能性聚合物,以增强不锈钢材料表面的生物相容性;二、运用表面引发ATRP聚合法在丝素膜(SF)表面接枝功能性聚合物,获得一种可控细胞附着、生长和剥落的丝素生物材料。主要研究内容和结果如下:(1)表面引发ATRP聚合法增强不锈钢表面的生物相容性的研究。首先将抛光的316L不锈钢片(SS)经空气等离子体处理增强其表面亲水性;再与2-(4-氯磺酰苯基)乙基三甲氧基硅烷(CTS)反应,在SS表面引入ATRP引发剂;然后,在接上引发剂的SS表面上进行甲基丙烯酸聚乙二醇酯(PEGMA)的表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)。通过水接触角,X-射线光电子能谱和原子力显微镜对接枝过程进行了跟踪和表征;通过台阶仪考察了SS表面接枝的聚合物层厚度与聚合时间的关系;通过考察PEGMA修饰前后,SS表面对ACD血液的抗凝血性能发现,经PEGMA修饰过的SS表面对ACD血液的抗凝血性能明显增强。(2)表面引发ATRP聚合法调节丝素膜表面与细胞作用行为的研究。通过简单的两步法的过程,先使用甲醛水溶液活化丝素膜表面氨基基团,再与2-溴异丁酰溴与N-羟甲基聚酰胺反应,首次在丝素膜表面引入了以共价键连接的ATRP引发剂。再通过在丝素膜表面进行表面引发ATRP法接枝上功能化的聚合物刷如P(NIPAAm)和P(HEMA)。接枝了P(NIPAAm)或者P(HEMA)的丝素膜还可以继续进行表面引发ATRP,得到P(NIPAAm)-b-P(HEMA)或者P(HEMA)-b-P(NIPAAm)嵌段聚合物修饰的丝素膜。这些丝素膜表面的元素成分,丝素膜对细胞的粘附-剥离性能,和丝素膜修饰后的表面形态通过X-射线光电子能谱,光学显微镜和扫描电镜等进行了分别表征。考察了3T3表皮细胞在功能化丝素膜表面的吸附-剥离状况,在37 oC时[高于P(NIPAAm)的LCST温度32oC],细胞在接枝了P(NIPAAm)的丝素膜[SF-g-P(NIPAAm)]表面附着,扩散,在低于LCST温度时,细胞自动从SF-g-P(NIPAAm)表面剥离,而接枝了P(HEMA)的丝素膜表面则抵制细胞的吸附和成长。接枝了P(NIPAAm)-b-P(HEMA)和P(HEMA)-b-P(NIPAAm)嵌段共聚物的丝素膜表面细胞吸附和剥落的性能分别类似于SF-g-P(HEMA)和SF-g-P(NIPAAm)。

全文目录

中文摘要  4-6
Abstract  6-10
第一章文献综述  10-19
  1.1 引言  10-11
  1.2 ATRP 概述及其发展历程  11-17
    1.2.1 ATRP 原理概述  11-12
    1.2.2 反向原子转移自由基聚合(Reverse ATRP，RATRP)  12-13
    1.2.3 常规与反向并存的原子转移自由基聚合(SR&NI ATRP)  13
    1.2.4 通过电子转移生成活性种的原子转移自由基聚合(AGET ATRP)  13-17
  1.3 材料表面改性  17-19
第二章本论文研究思路及其意义  19-22
  2.1 表面引发ATRP 法进行不锈钢表面修饰  19-20
  2.2 表面引发ATRP 法进行丝素膜表面修饰  20-22
第三章表面引发ATRP 法进行不锈钢表面修饰  22-30
  3.1 实验部分  22-23
    3.1.1 原料和试剂  22
    3.1.2 不锈钢片的表面处理  22
    3.1.3 引发剂在不锈钢片表面的固定  22
    3.1.4 PEGMA 在固定了引发剂的不锈钢片表面的ATRP 聚合  22-23
    3.1.5 表征  23
  3.2 结果与讨论  23-29
    3.2.1 PEGMA 在不锈钢片上的表面引发ATRP 聚合  23-27
    3.2.2 PEGMA 的表面引发AGET ATRP 的动力学和表面形态的表征  27-28
    3.2.3 不锈钢片表面修饰前后的抗凝血实验  28-29
  3.3 结论  29-30
第四章表面引发ATRP 法进行丝素膜表面修饰  30-47
  4.1 实验部分  30-33
    4.1.1 原料和试剂  30
    4.1.2 制备丝素溶液和丝素膜  30
    4.1.3 将原子转移自由基聚合的引发剂固定在丝素膜表面  30-31
    4.1.4 丝素膜表面引发ATRP 聚合  31-32
    4.1.5 表征  32
    4.1.6 修饰后的丝素膜表面的细胞培养  32-33
  4.2 结果和讨论  33-46
    4.2.1 ATRP 引发剂在丝素膜表面的固定  33-35
    4.2.2 SF-Br 膜的表面引发ATRP  35-39
    4.2.3 连续表面引发ATRP 聚合制备嵌段共聚物刷  39-42
    4.2.4 表面修饰丝素膜上细胞吸附和剥离实验  42-46
  4.3 结论  46-47
第五章结论与展望  47-49
  5.1 研究结论  47
  5.2 展望  47-49
参考文献  49-65
在读期间取得的成果  65-66
致谢  66-67

活性自由基聚合用于材料表面生物相容性修饰的研究

内容摘要

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