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1、.编号：201433110152 本科毕业论文多肽修饰的PEGMA-GMA涂层构建方法研究 院 系：化学化工系姓 名：张丽学 号：1033110152专 业：化学年 级：2010级指导教师：魏雨职 称：讲师完成日期：2014年05月12日.摘 要 聚乙二醇( PEG) 聚合物因具有良好的亲水性和生物相容性而被广泛应用在聚合物膜、硅基材料表面和金属表面的防污以及防止蛋白质、细菌或微生物在聚合物膜表面的吸附和粘接。本文拟用偶氮二异丁腈(AIBN)作为引发剂，使甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）和聚乙二醇甲基丙烯酸酯(PEGMA)在四氢呋喃与无水乙醇的混合溶液中以不同比例进行自由基聚合反应，并由氢核磁共
2、振分析仪(1HNMR )检测合成的聚合物分子结构，进一步制备能稳定存在于基材表面的可功能化涂层，通过与短肽RGD，REDV,YIGSR氨基反应后，将短肽固定在涂层表面，并完成对不同种多肽粘附性差异的表征。关键词：PEG共聚物；涂层构建；短肽AbstractPolyethylene glycol (PEG) polymer due to hydrophilicity and excellent biocompatibility and is widely used in the polymer film, the metal surface and the anti-fouling materi
3、al and to prevent the silicon surface proteins, bacteria or microorganisms in the polymer and bonding the membrane surface adsorption.This paper using azobisisobutyronitrile (AIBN) as an initiator, so that glycidyl methacrylate (GMA) and polyethylene glycol methacrylate (PEGMA) in a mixed solution o
4、f tetrahydrofuran and ethanol in a different radical polymerization ratio by proton nuclear magnetic resonance analyzer (1HNMR) and Fourier transform infrared analyzer (FTIR) detecting the molecular structure of synthetic polymers, can be stable in the further preparation of the base coat surface ca
5、n be functionalized , with the short peptide RGD, REDV, after YIGSR amino reaction, the peptide coating surface is fixed and complete characterization of the different polypeptides adhesion differences.Key words: PEG copolymer; Coating build;Short peptides目 录1 引言1 1.1 研究背景1 1.2 PEG修饰的材料表面阻抗蛋白质吸附机理1
6、1.3 RGD,REDV,YIGSR三种多肽的特性2 1.4 本文研究思路32 实验部分3 2.1 仪器与试剂3 2.1.1 主要仪器3 2.1.2 主要试剂3 2.2 PEG共聚物的合成4 2.3 PEG共聚物涂层的构建5 2.3.1 PET基底材料的处理5 2.2.3 PEG共聚物涂层的制备5 2.4 多肽的固定5 2.4.1 固定多肽的PEG共聚物涂层构建5 2.4.2 探究不同种类多肽的粘附性差异73 结果与讨论7 3.1 共聚物的氢核磁表征7 3.2 涂层的结构8 3.3 接枝前后多肽溶液的紫外表征94 结论与展望10 4.1 结论10 4.2 展望10 参考文献11致谢12.1 引
7、言1.1 研究背景蛋白质是生命的物质基础，广泛地存在于生物体中，并且对生物体有着重要的功能。然而蛋白质一旦与人造生物材料表面接触，很容易发生吸附现象，对这些材料造成污染，影响生物材料的性能，有时甚至危及生命安全。体内植入材料表面的蛋白吸附会诱发体内的生物排异反应，导致血栓形成，细菌繁殖与感染1。此外，在非生物体内应用中，材料表面的蛋白质吸附也有诸多危害，如在船舶航行过程中，会有大量的生物体（ 如细菌、贝类、藻类等） 附着在船体表面上2-3，增大航行阻力，增加燃料消耗。在这些与人们生产生活密切相关的生物技术应用中所涉及的一个共性科学问题就是如何减少蛋白质的吸附。因此，研究具有阻抗蛋白质吸附性能的
8、材料表面已成为国内外研究的热点，对材料表面阻抗蛋白质吸附机理的深入了解将对隐形眼镜、医用植入材料、船体涂料、药物传递系统、生物芯片等应用起非常重要的指导作用。聚乙二醇(PEG)又称聚氧乙烯(PEO)，是一种非枝化水溶性高分子化合物，其分子量分布范围很广；PEG(PEO)完全溶于水，并能与很多物质相容，有很好的稳定性和润滑性，低毒且无刺激性。PEG(PEO)具有独特、有效的抗蛋白质吸附（或血液相容）的能力。在目前被采用的抗污染材料中，PEG(PEO)的应用最为广泛，抗污染效果最好。因而，PEG(PEO)常被作为“标尺”，衡量其他材料的抗污染性能。由于PEG(PEO)及其衍生物具有优良的抑制蛋白质
9、吸附性能以及生物相容性，研究者们尝试了大量方法把PEG(PEO)及其衍生物用于材料的表面改性。课题组4-7以含PEO 的两亲性嵌段共聚物Pluronic(PEO-PPO-PEO)为改性剂，基于表面偏析原理构建抗污染超滤膜，发现成膜过程亲水PEO 段自发富集在膜表面，而疏水PPO 段起到很好的锚定作用，实现了蛋白质在膜表面的超低吸附甚至“零吸附”和纯水清洗下通量恢复率接近100%。1.2 PEG修饰的材料表面阻抗蛋白质吸附机理研究发现，材料表面的化学组成、亲疏水性、表面电荷、形貌结构等因素对蛋白质在材料表面的吸附行为具有较大的影响8。目前，对于材料表面阻抗蛋白吸附的机理主要有水化层理论、空间位阻
10、理论，下面就本实验涉及到的空间位阻理论加以说明。 图1 PEG抗蛋白质污染的空间位阻效应示意图最初的抗污染机理是人们基于对PEG抗污染性质研究的逐步深入而建立的。如前所述，PEG 是常见的具有优异抗蛋白质吸附性能的聚合物。PEG 分子的抗污染机理通常用空间阻力模型来解释。这种模型认为，PEG 分子能迅速形成水化聚合物链，具有很大的排除体积，从而防止蛋白质到达PEG表面。当蛋白质分子接触PEG 表面并发生粘附时，会在较大程度上压缩PEG链的排除体积，PEG分子构象受到限制，是一种熵减的不稳定状态（如图1所示）。实验和分子模拟证明PEG 的抗污染能力取决于PEG 链在材料表面的密度和长度9-10。
11、1.3 RGD,REDV,YIGSR三种多肽的特性RGD三肽(精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸)是许多细胞膜和ECM中所共有的细胞间识别的最小序列，而这一序列在介导细胞粘附和铺展方面起着非常重要的作用11。Klok等12通过聚合物刷将RGD短肽固定在表面后发现内皮细胞的粘附得到很大的改善。Holland等13将RGD和纤连蛋白分别固定于聚苯乙烯上研究了人脐静脉内皮细胞的生长情况，发现经RGD和纤连蛋白修饰的表面内皮细胞相容性均有显著提高，而且RGD修饰的表面细胞粘附、生长更加良好。Hubbell等14发现，REDV短肽序列可以选择性的增强内皮细胞粘附机制，这种粘附作用不同于整合素介导的细胞粘附机制，具
12、有内皮细胞特异性。Hubbell等15研究了人脐静脉内皮细胞在接枝固定了REDV短肽片段的基材表面的粘附和铺展行为，发现4小时后REDV接枝表面内皮细胞的铺展率要强于RGD。.Hodde等16研究了分别经RGD，REDV，LDV和PHSRN序列预处理的猪细胞外基质膜对人微血管内皮细胞粘附率的影响，发现只有RGD和REDV序列可以有效地调节内皮细胞在猪细胞外基质膜表面的粘附。1.4 本文研究思路本文拟用偶氮二异丁腈作为引发剂，使甲基丙烯酸缩水甘油酯和聚乙二醇甲基丙烯酸酯在四氢呋喃与无水乙醇的混合溶液中进行自由基聚合，进一步制备能稳定存在于PET基材表面的可功能化涂层，通过与短肽RGD，REDV,
13、YIGSR进行氨基反应后，将短肽固定在涂层表面，从而构建了一种对细胞具有特异性粘附的生物活性表面，并对三种多肽粘附性差异的进行了相关表征。2 实验部分2.1 仪器与试剂 2.1.1 主要仪器表1 主要仪器设备序号设备名称型号生产厂家1集热式恒温加热磁力搅拌器DF-101S巩义市英峪华仪器厂制造2循环水式真空泵SHZ-DC巩义市英峪华仪器厂制造3紫外分光光度计722上海佑科仪器仪表有限公司4傅里叶变换红外光谱仪Bruker Tensor 27德国 Bruker公司5氢核磁共振分析仪Bruker Am400MHz德国 Bruker公司2.1.2 主要试剂表2 主要试剂序号试剂型号生产厂家1聚乙二醇甲基丙烯酸酯分析纯苏州亚科化学试剂制造有限公司2甲基丙烯酸缩水甘油酯分析纯苏州亚科化学试剂制造有限公司3偶氮二异丁腈分析纯苏州亚科化学试剂制造有限公司4四氢呋喃分析纯天津市富宇精细化工有限公司5无水乙醇分析纯烟台市双双化工有限公司6无水乙醚分析纯烟台市双双化工有限公司7硫酸分析纯洛阳昊化化学试剂有限公司8过氧化氢分析纯天津市凯通化学试剂有限公司91,6-己二胺分析纯苏州亚科化学试
