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1、#56#高分子通报2007年12月生物多糖进行医用高分子材料表面修饰的研究进展*王艺峰,徐伟(武汉理工大学材料科学与工程学院高分子材料与工程系,武汉430070)摘要:综述了国内外应用生物多糖进行医用高分子材料表面修饰的研究状况,其中重点介绍了葡聚糖、肝素及类肝素类物质、壳聚糖等多糖在高分子材料表面修饰的研究近况。多糖是自然界中含量最为丰富的生物大分子,几乎存在于所有的生命体中,具有很好的生物相容性,而且某些生物多糖还具有特殊的生物活性,因此用生物多糖进行医用高分子材料的表面修饰受到了国内外研究学者的关注。大量研究表明,经过生物多糖表面修饰的高分子材料可获得
2、良好的生物相容性和某些优良的医学应用性能。关键词:医用高分子材料;生物多糖;表面修饰;生物相容性引言随着高分子科学、医学和生物学的相互渗透和迅速发展,生物医用高分子材料已成为广泛研究和最具有应用前景的功能材料之一。如今,在医疗领域出现了一大批用高分子材料制备的新型医用材料和人工装置如硬组织材料、人工脏器、人工血管、人工肾透析膜等,它们为保障人体健康和提高人们的生活质量发挥了巨大的作用。作为在人体生理环境中使用的医用高分子,必须要求材料具有优良的生物相容性。然而,大多数高分子材料与人体接触后,材料表面一些不可控的非特异性蛋白质吸附引发了一系列的肌体防御反应,如
3、[1]血小板聚集、形成纤维包裹膜、肌体炎症等不良反应。因此,有效阻止蛋白质的非特异性吸附非常有利于提高材料的生物相容性。此外,细胞在材料表面的非特异性黏附往往也会引起一些不良作用,而某些细胞(如内皮细胞)在材料表面的选择性粘附却对提高材料的生物相容性有帮助。医用高分子的表面性能决定了材料与人体血液、组织之间的生物反应,因而对材料的表面修饰就成为提高材料生物相容性的重要手段。目前,将一些在人体环境内能够相容的生物活性分子如多糖、脂类、氨基酸等固定在材料表面[2]是改善生物相容性最为有效的方法之一。因此,本文针对生物多糖进行医用高分子材料表面修饰的国内外研究情况
4、进行综述。1用生物多糖进行医用高分子材料的表面修饰多糖是自然界含量最为丰富的生物大分子,几乎存在于所有的生物体内如动物细胞膜、植物和微生物细胞壁中。细胞膜表面上多糖2蛋白质复合物结构是细胞间特异性相互作用的重要结构,其紧密排列的高亲水性糖链能通过熵排斥作用而有效阻抗细胞表面的非特异性作用;而细胞表面糖蛋白给2受体间[3]则通过基于特定三维结构的静电吸引力抵消熵排斥作用达到特异性识别和粘附。人们将聚乙二醇[425](PEG)类物质接枝到材料的表面正是模拟这种结构而制备的生物功能化表面。因此,一些多糖大分子[6]本身所具有的高亲水性、柔顺性等特点,使它们能够有效
5、阻抗材料表面对蛋白质的非特异性吸附;而某些多糖与蛋白质和细胞之间存在特异性作用,可以实现特异性的识别和诱导过程,这些都对提高被修饰材料的生物相容性有利。此外,生物多糖来源于生命体内,因而具有良好的生物相容性,某些生物多糖还基金项目:国家自然科学基金资助项目(20574055);2007年度教育部科学技术研究重点项目(107080);联系人简介:王艺峰(1972-),男,湖北宜昌人,武汉理工大学副教授,理学博士,现主要从事生物医用高分子材料的研究。Tel:027261029826,027287653405,E2mail:yifengwang@mail.whut
6、.edu.cn.第12期高分子通报#57#[7]具有特殊的生物活性如抗肿瘤、抗菌、免疫调节作用等。因此,利用生物多糖进行医用高分子材料的表面修饰具有十分重要的意义,国内外学者对此也展开了一系列的研究,其中涉及较多的生物多糖是葡聚糖、肝素和类肝素类物质、壳聚糖等。111用葡聚糖进行医用高分子材料的表面修饰葡聚糖是一种天然的生物高分子,具有优良的提高机体免疫力、抗炎、抑制肿瘤等生物活性,被誉为最具有生理活性的一种多糖。用葡聚糖进行生物医用高分子材料的表面修饰受到了国内外研究学者的关注。为了将葡聚糖接枝到生物材料的表面,研究人员探索了很多表面接枝方法。Hasuda
7、等通过光敏反应将葡聚糖Pullulan接枝到聚苯乙烯(PSt)、聚乙烯(PE)等高分子基材的表面,他们首先用N2(42叠氮苯甲酸基)琥珀酰亚胺与Pullulan反应,将叠氮引入Pullulan,然后将改性的Pullulan涂敷到材料上并用UV引发[8]接枝反应。Dai等报道了一种利用等离子体技术表面接枝多糖的方法,先用等离子体处理聚合物表面,使其表面带有氨基,然后再通过希夫碱(Schiffbase)反应将用NaIO4处理过的葡聚糖固定在聚合物表[9]面。杨谦等用光引发聚合的方法在聚丙烯微孔膜表面进行了葡聚糖固定化修饰的研究,希望实现高分[10]子膜对生物大分
8、子的选择性分离。Yu等通过层层自组装(LBL)的方法
