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生物功能化纳米SiO_2微球的构建及对谷胱甘肽S-转移酶的捕获分离

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高等学校化学学报 2012年第7期33卷 1394-1400页

作者：邹雪艳褚留杰董烁赵彦保李宾杰河南大学特种功能材料重点实验室开封475004 河南大学基础实验教学中心开封475004 河南大学细胞与分子免疫学实验室开封475004

采用巯基丙基三甲氧基硅烷(MPS)一步水解法制备了表面带有巯基(—SH)的纳米SiO2微球(nSiO2-SH),探讨了水/醇体积比、反应温度、MPS初始浓度及反应时间对nSiO2-SH微球形貌的影响,并分析了反应机理.制备的nSiO2-SH微球进一步与还原型谷胱... 详细信息

采用巯基丙基三甲氧基硅烷(MPS)一步水解法制备了表面带有巯基(—SH)的纳米SiO2微球(nSiO2-SH),探讨了水/醇体积比、反应温度、MPS初始浓度及反应时间对nSiO2-SH微球形貌的影响,并分析了反应机理.制备的nSiO2-SH微球进一步与还原型谷胱甘肽(GSH)中的—SH反应生成双硫键(—S—S—),在微球表面键合上GSH分子,得到了生物功能化的纳米nSiO2-GSH微球.通过扫描电子显微(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和热重分析仪(TG)对样品的表面形貌、尺寸和组成等进行了表征.利用十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳法(SDS-PAGE)检测样品对谷胱甘肽S-转移酶(GST)的分离效果,结果表明,nSiO2-GSH微球能从混合蛋白中特异性吸附GST,达到了分离GST的目的.

关键词：巯基纳米SiO2 生物功能化特异性吸附谷胱甘肽S-转移酶分离

纳米纤维支架的拓扑结构调控和生物功能化在创面愈合中的应用

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纳米纤维支架的拓扑结构调控和生物功能化在创面愈合中的应用

作者：周子艺青岛大学

学位级别：硕士

目的:严重创面损伤所导致的慢性不愈合伤口是一种严重的并发症,由于皮肤微血管受损,炎症细胞聚集且作用时间较长,容易威胁患者生命安全。因此,迫切需要具有突出功能的伤口修复新型创面敷料。可通过静电纺丝技术制备复合结构纳米纤维支架... 详细信息

目的:严重创面损伤所导致的慢性不愈合伤口是一种严重的并发症,由于皮肤微血管受损,炎症细胞聚集且作用时间较长,容易威胁患者生命安全。因此,迫切需要具有突出功能的伤口修复新型创面敷料。可通过静电纺丝技术制备复合结构纳米纤维支架,由于其优越的仿生性能和生物相容性,已广泛应用于再生修复领域。方法:1.利用静电纺丝、纳米纱线及静电喷雾技术,制备多层级纳米纤维支架。聚己内酯(PCL)涂层梯度表皮生长因子(EGF)的向心取向纳米纤维支架作为上层;明胶(Gel)与甲基丙烯酰化壳聚糖(CSMA)无规纳米纤维支架作为中层;明胶与纱线PCL涂层均一脱细胞真皮基质(ADM)的网状拓扑支架作为下层。2.为研究向心取向支架提供的拓扑信号与活性因子所提供的生化信号对表皮修复的而影响,本研究通过CCK-8及细胞迁移实验来评估涂层梯度EGF的向心取向纳米纤维支架对表皮细胞迁移和增殖作用。3.为研究创面敷料具备的抗菌性能,本研究通过琼脂板扩散实验及细胞毒性实验来检验加入CSMA的中层支架对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的抗菌性能。4.为研究网状拓扑结构及ADM生化信号对脂肪干细胞调节作用,本研究通过收集条件培养基来评估调控脂肪干细胞(ADSC)旁分泌对成纤维细胞迁移影响。结果:1.三层多层级支架分别针对不同皮肤层次修复的仿生特性,向心取向的纳米纤维支架成功涂层梯度EGF;通过光交联CSMA成功负载明胶纳米纤维支架;纱线技术和光焊技术成功制备网状支架并夹杂明胶短纤维涂层ADM活性蛋白。2.涂层梯度的向心取向纳米纤维支架对表皮细胞增殖及迁移速度要明显高于对照组及向心取向纳米支架。3.抗菌性检测(抗菌圈大小):Gel/CSMA>Gel。负载CSMA的明胶纳米纤维支架细胞增殖与其他组无显著性差异(P>0.05)。4.模拟创面愈合实时状态,涂层ADM的网状拓扑支架所调控的脂肪干细胞旁分泌对成纤维细胞的迁移要快于其他各组。结论:该研究证明了所设计的不同拓扑结构的三层支架,并对上层和下层进行生物功能化。评测三层支架在创面愈合中所发挥的不同性能,上层支架对表皮细胞的迁移和增殖具有明显的效果;中层支架具有抗菌性能;下层支架负载ADSC调控成纤维细胞的迁移具有促进作用。在进一步完善了拓扑结构与生物功能化相互作用,为指导辅助分泌信号网络来开发支架材料以促进组织再生与修复奠定了基础。

关键词：创面愈合纳米纤维支架拓扑结构生物功能化

超顺磁/荧光双功能纳米粒子的合成、表征和生物功能化

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高等学校化学学报 2007年第8期28卷 1483-1485页

作者：谭芳庄峙厦杨黄浩陈成祥王小如厦门大学化学化工学院化学系现代分析科学教育部重点实验室厦门361005 国家海洋局第一海洋研究所青岛266061

A novel class of fluorescent/superparamagnetic bifunctional nanoparticles was synthesized via the reverse microemulsion *** nanoparticles were studied with transmission electron microscopy(TEM) and SQUID *** results show that these nanoparticles have a typical diameter of 40 nm and a saturated magnetic moment of 1.9 emu/g at room *** experiment results also show that these nanoparticles exhibit a strong excitonic ***,these bifunctional nanoparticles were modified with vancomycin for *** results show that these vancomycin modified nanoparticles can capture selectively bacterias.

关键词：超顺磁荧光纳米粒子生物功能化

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钛及钛合金表面纳米管的生物功能化研究进展

表面技术 2020年第7期49卷 1-8,34页

作者：吴琰赵昱颉李岩北京航空航天大学材料科学与工程学院北京100191 北京航空航天大学生物医学工程高精尖创新中心北京100191

钛及钛合金因为其良好的生物相容性和力学性能,作为生物医用材料得到广泛使用。通过表面处理后,可以在钛金属基体表面获得氧化钛纳米管阵列。氧化钛纳米管阵列的管径和长度尺寸可控,通常具有大表面积、强吸附性和超亲水性,可以提高钛及... 详细信息

钛及钛合金因为其良好的生物相容性和力学性能,作为生物医用材料得到广泛使用。通过表面处理后,可以在钛金属基体表面获得氧化钛纳米管阵列。氧化钛纳米管阵列的管径和长度尺寸可控,通常具有大表面积、强吸附性和超亲水性,可以提高钛及钛合金基体的生物相容性和耐腐蚀性能,为进一步赋予其更多的生物功能性奠定了基础。对钛及钛合金表面纳米管再次表面改性后,可使其具有更好的促进骨整合、抗菌消炎、药物响应可控释放、生物荧光成像等功能,在生物医学领域应用潜力巨大。介绍了钛及钛合金表面纳米管的制备方法,分析了氧化钛纳米管阵列的生物学特性,探讨了纳米管的物理特征对细胞行为的影响,对二次表面改性(包括碱处理、水热处理、电化学沉积、溶胶-凝胶法)影响氧化钛纳米管生物功能性的研究进展进行了综合评述,总结了氧化钛纳米管作为药物载体在药物缓释、响应性释放和疾病检测等生物功能化方面的进展情况,提出了对氧化钛纳米管生物功能化研究的一些问题,并展望了其未来发展方向。

关键词：钛及钛合金纳米管生物功能化生物相容性表面改性药物载体

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生物功能化多层膜及其在组织工程中的应用

内蒙古大学学报（自然科学版） 2011年第6期42卷 716-722页

作者：赵文芝李玉成李义山张军内蒙古大学化学化工学院呼和浩特010021 内蒙古大学生命科学学院呼和浩特010021 锡盟民族技工学校内蒙古锡林浩特026000 内蒙古航天医院呼和浩特010076

生物功能化多层膜在组织工程中具有重要应用.针对特定的需求,采取层层组装等方法,对材料表面进行修饰和功能化,构筑具有特殊生物功能的多层膜,用于改善材料的生物相容性并调节其生物功能,是当前该领域研究的一个热点,也是组织工程研究... 详细信息

生物功能化多层膜在组织工程中具有重要应用.针对特定的需求,采取层层组装等方法,对材料表面进行修饰和功能化,构筑具有特殊生物功能的多层膜,用于改善材料的生物相容性并调节其生物功能,是当前该领域研究的一个热点,也是组织工程研究发展领域的一个挑战.层层组装技术是构筑生物功能化多层膜,实现其特定生物特性的一种重要技术方法,在生物功能化多层膜组装技术中占有重要地位.本文重点评述了生物功能化多层膜的种类及其层层组装的构筑方法,同时重点介绍了层层组装生物功能化多层膜在组织工程血管和组织工程骨两个领域的重要应用,并展望了其今后的发展方向.

关键词：层层组装(LBL) 多层膜生物功能化组织工程

生物功能化聚乳酸复合材料的制备及其性能研究

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生物功能化聚乳酸复合材料的制备及其性能研究

作者：钟翠红暨南大学

学位级别：硕士

聚乳酸(PLA)具有良好的生物相容性和生物可降解性,而且具有优异的力学性能和良好的加工性能,广泛应用于生物医学领域;但其亲水性和细胞亲和性差、降解产物偏酸性,易引起炎症等。为此,为了改善PLA材料的亲水性和细胞粘附性,最终赋予材料... 详细信息

聚乳酸(PLA)具有良好的生物相容性和生物可降解性,而且具有优异的力学性能和良好的加工性能,广泛应用于生物医学领域;但其亲水性和细胞亲和性差、降解产物偏酸性,易引起炎症等。为此,为了改善PLA材料的亲水性和细胞粘附性,最终赋予材料生物学功能,制备了聚乳酸与生物功能性材料(壳聚糖或胆固醇)的复合材料;同时,通过化学接枝的方法在壳聚糖或胆固醇分子中引入PLA链段,以改善生物功能化材料与PLA基体的界面相容性。首先以异丙醇为溶剂,碱化壳聚糖与2-氯乙醇反应制备了羟乙基壳聚糖(HECS);然后,在微波辅助作用下,以辛酸亚锡为催化剂,HECS为大分子引发剂引发D,L-丙交酯开环聚合制备羟乙基壳聚糖-g-聚乳酸(HECS-g-PDLLA)共聚物。通过FT IR、1HNMR、DSC、XRD等对HECS和HECS-g-PDLLA的结构与性能进行了表征。在此基础上,进一步以二甲基亚砜为溶剂,采用溶液共混法制备了CS/PDLLA、HECS/PDLLA和HECS-g-PDLLA/PDLLA一系列不同组成的复合膜,通过扫描电镜和差热分析法对复合膜中各组分之间的相容性进行了研究。结果表明,与CS相比,HECS和HECS-g-PDLLA的结晶性能下降,溶解性能有所改善;复合膜的扫描电镜结果显示,在CS/PDLLA复合膜中,壳聚糖呈颗粒状分布在聚乳酸基质中,相分离现象严重;相对于CS/PDLLA复合膜,HECS/PDLLA复合膜的相容性有所改善,膜表面呈岛状结构;而HECS-g-PDLLA/PDLLA复合膜的相容性最好,随着HECS-g-PDLLA含量的增大,复合膜中两组分的相容性始终保持较好。胆固醇是哺乳动物细胞膜中的一种基本组分,与细胞接触表现出优异的亲和性,能促进细胞的粘附和增殖。为此,本研究在微波辅助条件下,以辛酸亚锡为催化剂,胆固醇为小分子引发剂,引发L-丙交酯开环聚合制备了一系列具有不同分子量的胆固醇-聚(L-丙交酯)(CHOL-PLLAn)低聚物。通过正交实验研究了微波功率、催化剂用量、反应温度和反应时间对聚合反应的影响,确定了最佳合成条件为：辐射时间15min、微波功率35W、反应温度150℃、催化剂用量0.1%。并用FT IR、1NMR、SAXS、DSC、POM、体外细胞实验等对产物的结构和性能进行了表征。结果表明产物分子量与理论值接近;产物的结构是以胆固醇基为端基,聚乳酸链按103的螺旋状结构连接的层状结构。产物同时具有结晶性和液晶性,且与CHOL-PLLAn低聚物分子中胆固醇和PLLA链段的比例有较大关系：PLLA链段含量较小时,胆固醇占主导地位,产物能在较低、较宽的温度区间呈现液晶特性,如CHOL-PLLA2.5和CHOL-PLLA5低聚物;PLLA链段含量较大时,胆固醇处于从属地位,PLLA结晶能力增大,产物呈现较强的结晶性,仅在较高、较窄的温度区间呈现液晶特性,如CHOL-PLLA10和CHOL-PLLA20低聚物。体外细胞实验结果表明CHOL-PLLAn低聚物的细胞粘附率和增值率均有明显提高,说明胆固醇的存在有助于促进3T3细胞的粘附和增殖。在此基础上,采用溶剂相分离法制备了CHOL-PLLAn液晶/PDLLA复合膜,并对其亲水性、形貌及细胞相容性进行了初步研究。结果表明：CHOL-PLLA2.5液晶的加入能改善复合膜的亲水性,而CHOL-PLLA5液晶的加入则能提高复合膜的疏水性;CHOL-PLLAn /PDLLA复合膜中均匀地分布了小液晶畴;胆固醇的引入,有利于复合膜对3T3细胞的粘附和增殖。

关键词：聚乳酸壳聚糖胆固醇复合材料生物功能化

生物功能化微纳米材料的制备与蛋白质的亲和分离

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生物功能化微纳米材料的制备与蛋白质的亲和分离

作者：邹雪艳河南大学

学位级别：硕士

本文采用SiO、FeOOH及FeO三种微纳米材料为载体，对其表面进行生物功能化，并利用它们对谷胱甘肽S-转移酶(GST)及六聚组氨酸为标签的(His-tagged)蛋白进行分离、纯化，采用多种现代分析手段对所得样品的形貌、结构及性能进行了表征，并... 详细信息

本文采用SiO、FeOOH及FeO三种微纳米材料为载体，对其表面进行生物功能化，并利用它们对谷胱甘肽S-转移酶(GST)及六聚组氨酸为标签的(His-tagged)蛋白进行分离、纯化，采用多种现代分析手段对所得样品的形貌、结构及性能进行了表征，并对其亲和分离蛋白质的能力进行了研究。本论文的主要研究内容及结论如下： (1)纳米SiO的制备和生物功能化及其在GST分离中的应用通过正硅酸乙酯(TEOS)的水解制备了三种不同形貌的纳米SiO(哑铃形、纤维状、链状);考察了TEOS的加入方式、氨水浓度及TEOS浓度对样品形貌的影响，并分析了其形成机理。进而以球形纳米SiO为载体，通过对其表面进行氨基化、醛基化及生物功能化，制备了对GST具有特异性吸附的SiO-GSH纳米微球;采用扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)、热重分析仪(TG)、十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)分析测定了SiO-GSH纳米微球的形貌、结构及分离蛋白质的能力。结果表明，SiO-GSH微球可用于GST的初步分离与纯化。 (2)巯基SiO纳米微球的制备及其在GST分离中的应用采用巯基丙基三甲氧基硅烷(MPS)一步水解法制备了表面带有巯基(―SH)的SiO纳米微球(nSiO-SH)，探讨了水醇比、反应温度、MPS初始浓度及反应时间对nSiO-SH形貌的影响，并分析了反应机理;采用二硫代二硝基苯甲酸法(DTNB法)和X-射线光电子能谱仪(XPS)定量检测了微球表面的―SH含量，发现微球表面的―SH含量与反应条件密切相关。进而利用nSiO-SH微球与还原型谷胱甘肽(GSH)中的―SH反应生成双硫键(―S―S―)，在nSiO-SH微球表面键合GSH分子，得到生物功能化的纳米SiO微球(nSiO-GSH);利用SEM、TEM、FT-IR分析了nSiO-GSH微球的表面形貌、尺寸、化学结构，利用热重分析测定了其热稳定性;并利用SDS-PAGE检测了样品对GST的分离效果。结果表明，nSiO-GSH微球能从混合蛋白中特异性地分离GST，这种微球可望用于以GST为标签的融合蛋白的分离、纯化及检测。 (3)花瓣状FeOOH/Cys的合成及其在His-tagged蛋白分离纯化中的应用采用一步法制备了L-半胱氨酸(L-Cys)功能化的FeOOH/Cys微纳米复合材料，将其吸附Ni后用于分离His-tagged融合蛋白;考察了FeOOH/Cys的初始质量和细胞裂解液的初始体积等对目标蛋白分离效果的影响。结果表明，FeOOH/Cys微纳米复合材料对His-tagged融合蛋白具有良好的分离作用，对His-tagged OST1蛋白的最大吸附量为88.0μg/mg;且其经4次再生后仍能有效地分离目标蛋白。 (4)FeO/Cys纳米微球的制备及其在His-tagged蛋白分离纯化中的应用利用一步溶剂热法制备了L-Cys功能化的FeO磁性纳米微球(FeO/Cys)，FeO/Cys微球经吸附Ni形成FeO/Cys-Ni复合材料;系统考察了FeO/Cys-Ni复合微球对His-tagged融合蛋白的分离纯化效果。结果表明，其对His-tagged TRX蛋白的最大吸附量达53.2μg/mg，分离能力良好;且其再生力较强，经多次再生后依然保持良好的分离效果。

关键词：生物功能化无机微纳米材料制备蛋白质亲和分离

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医用金属材料在骨科应用中的生物功能化

中国组织工程研究 2021年第34期25卷 5523-5529页

作者：李珊刘超晏怡果南华大学附属第一医院脊柱外科湖南省衡阳市421001

背景:目前骨科医用金属材料经过多年的临床应用仍然存在许多问题,不仅面临着材料植入体内后的自体免疫反应、弹性模量与人体骨不相匹配、骨与界面不融合等问题,还由于金属腐蚀和磨损直接或间接造成的影响。目的:对医用金属材料在骨科应... 详细信息

背景:目前骨科医用金属材料经过多年的临床应用仍然存在许多问题,不仅面临着材料植入体内后的自体免疫反应、弹性模量与人体骨不相匹配、骨与界面不融合等问题,还由于金属腐蚀和磨损直接或间接造成的影响。目的:对医用金属材料在骨科应用中的生物功能化进行概述。方法:由第一作者应用计算机检索PubMed、CNKI、Web of Science数据库中的相关文献,英文检索词为“Orthopedics、metallic material、bio-functionalization”,中文检索词为“骨科医用金属,3D打印技术,生物功能化,表面改性,材料表面涂层”,最终纳入61篇文献进行综述。结果与结论:医用金属材料是最早运用在骨科的材料,最初对医用金属材料的研究都聚焦在金属材料本质上,随着对骨替代材料的不断研究,材料属性正在从生物惰性向生物活性和生物功能化发展。在不改变本体材料性能的前提下,采用表面物理改性、化学改性及表面生物改性进行金属材料生物功能的有机耦合,进一步实现医用金属材料的生物功能化,使骨科医用金属材料不仅具有良好的力学性能和生物相容性,而且还具有良好的生物活性、抗炎性能和骨诱导性,这些多功能的协同作用将成为临床应用新领域,也为开发生物医学金属的新功能指明方向。

关键词：骨科医用金属材料表面改性生物功能化 3D打印技术材料表面涂层

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生物功能化微流控细胞芯片的初步研究

生物功能化微流控细胞芯片的初步研究

作者：毕颖楠第三军医大学

学位级别：硕士

微流控芯片作为新出现的微分析技术平台,以其结构缩微化、功能集成化、样品和试剂耗量低、高通量输出、分析时间短等优点,近年来发展非常迅速,现已成为国内外生物化学、分析化学等领域的研究热点。随着微流控芯片系统的在加工制作方面... 详细信息

微流控芯片作为新出现的微分析技术平台,以其结构缩微化、功能集成化、样品和试剂耗量低、高通量输出、分析时间短等优点,近年来发展非常迅速,现已成为国内外生物化学、分析化学等领域的研究热点。随着微流控芯片系统的在加工制作方面的不断完善和检测系统的不断发展,使得此系统在生物医学领域中应用的优势日益显著,特别是在细胞水平生物学研究中尤为突出。微流控芯片的生物功能化是当今微流控芯片应用于细胞分析的研究热点,该技术基于细胞膜上丰富的膜蛋白,将具有生物活性的蛋白类抗体或配体用非特异性吸附或共价连接的方式固定于化学修饰后的微通道表面,借助受体/配体、抗原/抗体的特异性识别对靶细胞进行捕捉、定位。目前,对芯片实现生物功能化修饰主要是通过大分子蛋白质来完成的。由于蛋白质空间结构非常复杂,必须保持特定的立体构象才能具有生物活性和功能,当蛋白质被固定在微通道的管壁时,其空间活性位点一旦被遮蔽或破坏,就会降低敏感性和特异性。因此,如何在具有三维结构的微通道中保持蛋白的活性,并具有较高的特异性,便成为研究中利用蛋白进行功能化修饰最大的问题。基于目前蛋白功能化修饰存在的缺陷,本研究在结构简单的十字形微流控芯片上,利用小分子多肽对具有三维微结构的通道进行生物功能化修饰,建立了一个集细胞筛选/捕捉、培养以及细胞活性分析一体化的基于微流控原理的细胞芯片系统。本研究首先通过对PBS缓冲液、TE缓冲液以及RPMI 1640培养基伏安特性和电稳定性的分析讨论,确定了以上三种溶液在芯片内的工作电压范围和相应的加压时间。对于本研究所建立的细胞芯片系统,选择了PBS缓冲液作为电驱芯片的缓冲体系。另外,通过电流监测法间接测定EOF速度,计算得出行波脉冲工作电压下EOF流经整个通道所需时间的理论值,与实际测得值相比较,研究确定了电驱芯片系统具体电驱参数。其次,通过对微通道进行硅烷化处理和RGD肽的共价联接完成了芯片的生物功能化修饰。研究表明,RGD肽的饱和固定浓度为0.1mg/ml,选用共价联接的方法实现功能化,RGD肽结合不但牢固,而且可以得到均匀一致的RGD肽层。最后,本研究从芯片识别靶细胞的能力和芯片的生物相容性两方面对所建立的细胞芯片的性能进行了评价。结果显示,所建立的RGD生物功能化芯片系统能有效地捕获纯系中的A549细胞,当细胞在通道中孵育20min后,芯片的捕获率为100%。RGD功能化的微流控芯片具有良好的生物相容性,能够为细胞生存提供适合的条件,在无CO的室温条件下,能实现对细胞的培养,且细胞生存时间可达12小时。综上所述,本研究通过对微流控芯片的RGD功能化修饰提高了微流控芯片系统的敏感性、特异性和生物相容性,为利用此芯片平台进一步进行药物筛选、临床诊断、细胞微定量分析等提供了新的思路。

关键词：微流控芯片电学特性生物功能化细胞培养分子自组装技术生物相容性