双仿生改性多臂PEG水凝胶抗污涂层的构筑及性能研究

将构成细胞外层膜亲水官能团磷酰胆碱和蚌类粘附蛋白的关键成分邻苯二酚基团，分别共价键合到多臂PEG的不同末端，得到双重仿生改性的多臂PEG。将硝酸银氧化后的多臂PEG溶液涂敷于玻璃、陶瓷、硅、钛及二氧化钛表面，邻苯二酚基团不仅相互之间可发生交联反应，也可与片基共价键合，形成稳定的水凝胶涂层。氧化过程中同时形成稳定的银纳米颗粒，增加涂层的抗菌性能。在含水环境中，磷酰胆碱基团因其强亲水性会随着涂层吸水溶胀而迁移富集在界面，形成仿细胞外层膜结构。这种涂层修饰后的材料会被体内细胞认为是自体,可以消除非自体材料在体内引发的一系列免疫反应，获得优异的生物相容性。将细胞外层膜结构、PEG涂层、银纳米颗粒和仿生粘合4项技术集成，对简化表面改性工艺、提高改性材料的抗生物污染及生物相容性、提升生物材料产业技术水平有重大促进作用。该研究对发展生物相容性理论，调控材料与生物分子及细胞之间的相互作用有重要科学意义。

将构成细胞外层膜亲水官能团磷酰胆碱和蚌类粘附蛋白的关键成分邻苯二酚基团，分别共价键合到多臂PEG的不同末端及聚甲基丙烯酸PEG酯侧链，得到双重仿生改性的多臂PEG。建立了用双仿生多臂PEG水溶液对不同材料如玻璃、不锈钢、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚碳酸酯等表面进行浸涂改性的简易方法。UV、ATR-FTIR、XPS及水接触角研究表明，双仿生聚合物在亲水及强憎水材料表面均可粘附，自发形成稳定的仿细胞外层膜结构的涂层。涂层厚度在2--50nm可由聚合物浓度调控。细胞毒性、蛋白质吸附及血小板粘附结果显示，双仿生聚合物无毒，涂层表面的蛋白质吸附及血小板粘附被显著降低，表现出与PEG分子刷表面相似的抗生物污染性能。这种过程简便、条件温和、环境友好、抗生物污染的“万能胶”型表面改性的平台技术，不仅丰富了仿生表面改性的方法及理论，还可增加或改变官能团来满足表面各种功能化的需求，可以替代目前改性过程复杂、对材料及应用产生不良后果的各种化学和物理方法。该研究对发展生物相容性理论、调控材料与生物分子及细胞之间的相互作用、提升生物材料产业技术水平有重要科学意义。