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生物高分子材料的表面与蛋白质、细胞、血液等生物体系的相互作用是生物材料研究的一个重要组成部分,研究高分子材料与生物分子体系的相互作用,有助于了解生物材料在复杂生物环境中的行为、作用机理、引起机体副反应的影响因素以及如何通过高分子结构设计、表面处理等方式降低甚至消除不良反应,推进生物高分子材料在检测、药用、介入等方面的应用。由于傅里叶变换-表面等离子体共振(FT-SPR)技术的应用在国内尚未普及,本文从FT-SPR仪器检测原理和性能出发,分别从小分子水平、蛋白质分子水平以及细胞水平研究了高分子表面与生物体系的相互作用。主要工作如下:
1.从傅里叶变换.表面等离子体共振(FT-SPR)技术原理出发,研究SPR100型仪器对不同浓度、不同种类溶液的SPR响应值与折射率的定量关系和相应的比例常数;采用静电层层自组装的方法在金膜表面组装多层静电自组装膜,通过NaCl溶液折射率的测定,计算出静电自组装膜的折射率;
2.分别采用巯基乙胺自组装、巯基化mPEG自组装、光亲和修饰和PDDA/PSS静电层层自组装四种不同的方式修饰金膜,采用FT-SPR检测分析了金表面修饰的动力学过程,同时制备了几种具有不同表面性质的修饰金膜,为后续实验提供了良好的基础;
3.研究了蛋白质在金表面、分子修饰膜表面以及不同表面性质的高分子聚合物膜表面的特异性结合与非特异性吸附作用;利用真空干燥、水合、封闭三种后处理方式得到不同表面性质的聚合物膜,研究了三种处理方式对Biotin基团表面迁移及膜表面亲水性的影响,并通过膜表面水合和封闭的后处理过程成功降低了膜表面的非特异性蛋白质吸附,同时提高了特异性蛋白质结合能力;
4.将FT-SPR检测用于细胞生长状态及消化过程的检测,考察了SPR检测环境、细胞生长基底、接种密度、预培养时间等条件对FT-SPR检测的影响,确定了FT-SPR测试之前细胞的预培养时间、接种密度。在金表面采用聚合物涂膜和RGD修饰的方法解决了SPR检测中的细胞粘附性的问题,分析了细胞在RGD和聚合物膜表面生长的不同过程,为建立细胞水平体外诊断、药物反应等细胞学原位检测的FT-SPR平台提供了理论和方法学支持。