1、 第 E期 蔡開勇等 組織工程相關生物材料表面工程的研究進展 b< E b " # $ ! " . " / $ 分 子 層! 年 代 等研究以磷脂基 % " & ( * + ,* - 程中 占據重 要的 地 位 是細胞粘附在生物材料表面 分化等生理活動的基礎 從材料修飾的 并進行增殖 L 角 度講 在生物 材 料 表 面 引 入 能 促 進 細 胞 特 異 性 識 無疑是一種修飾的重要途徑 下面 別的分子或基團 將從糖鏈團簇 L 糖脂質 L 蛋白質修飾三個方面進行討 論% 糖鏈團簇修飾 7 E : 引 入 糖 鏈 團 簇 修 飾 生 物 材

2、 料 表 面 實際上就是 引入細胞與生物材料間受體 6 配體作用中的配體 % 日 > ; X> Y $ 益增多的研究 ! 表明 ? 細胞膜與細胞骨架成分或 獲得抗凝血材料表面 證明其 團直接修飾材料表面 成效 % 另一方面 日本學者 0* 等發現了帶 1 * 2 * 3 * 4 5 甲基丙烯酰基乙氧化卵磷脂 磷脂極性基團的# 6 " ; $ 及 其 聚 合 物 具 有 良 好 的 生 物 相 容 性! 7 : % 89 ( ! " < =" > $ 可與其它乙烯類單 體共 聚 研究 表 明 當 % ? 89 ( 血小板在該 & 時

3、89 (在共聚物中摩爾含量超過 . 共 聚 物 表 面 的 吸 附 和 活 性 都 會 受 到 抑 制 A 4 5 * B * > & $ 等! 以 89 也得到血液相容性 (聚 合 物 改 性 聚 砜 能良好的膜材 % 肽鏈的自組裝為材料的表面修飾提供了新的思 路% 等 C * D 5 B 以F ! 7 6 : 6 $ L ! 7 6 3 F G H I6 JK B 9 F 3 F G H / . . 及 等 環 6 6 : 6 $ F 7 6 : 6 $ I6 JK B 9 I JG M N 3 F G H! I6 JG M N # / . 肽為基材 以自組裝方式在磷脂雙 分

4、 子層 膜 內成 I6 ! > E > # $ . 相關酶 連接 的受 體 的 聚 集 結 構 是細胞信號傳遞并 ! > " $ 激 活 細 胞 功 能 的 重 要 途 徑% C B 5 Z Z 5 P 等 通 過 在 材 料表 面引入 半乳 糖 深入地考察了配體對細胞功能 的影響 % 結果表明 修飾材料受體調節作用主要取決 于表面的配體濃度 % 而且 基材表面的配體的空間分 布 也 會影 響 細 胞 功 能 % 具 體 講 配體與基材表面的 單鍵鍵合賦予了流動性與多鍵受體結合糖鏈位點 % 糖脂質修飾 7 # : 糖 脂 質 是 細 胞 膜 的 組 成 成 分 之

5、一 以糖脂質修 飾生物材料表面可以起到兩方面的作用 ? 其一 增進 細胞膜與材料表面的親和性 其二 誘導細胞膜上受 體 將生 物材料 作 為 自 體 識 別 % 脂質上的糖基如神經 對細胞間的識別 L 粘連及信號傳遞都起著重 節苷酯 > > $ ! E & & E & E $ 要 作用 ! 考察了脂質體表面神經節 % * P H等 功構 建了 納米管 可用作雙分子層膜內外離子交換 的通道 % 另一思路則是引入多官能團的復合自組裝 % 等 以單分子層自組裝 7 策略 成功 : O H 2 M B P 4 Q R84 如圖所示 ? 引入 O C S 序列及 7

6、T C: UJ 基團 . ! > . $ 苷酯糖基的聚集狀態的變化對細胞粘連的影響 % 結 果 表 明 糖 基 濃 度 越 高 細胞的粘連效果越 好 可能也與糖鏈的團簇相關 % 蛋白質修飾 7 . : 眾 所 周 知 生 體 系 統 內 的 分 子 識 別 基 于 開6 關 機制% 因此 在材 料表面 引入 細 胞 膜 受 體 所 7 6 : H H Z Z 能 識 別 的 生 物 特 異 性 蛋 白 質 將 促 進 受 體6 配體作 用% 生物的特異性分子識別與分子結構 7 一級 L 二級 L 圖 硫醇化在金膜上呈現 7 < T C: UC O C S和 7 . T C: UJ

7、的自組裝單分子層示意圖 三 級: 和 配 體 受體在生體系統內的位點緊密相 E & # $ 關! 以上皮細胞生長因子 7 及堿性成纖維細 % : T C 由于 7 因而 T C: UJ 骨架為非吸附蛋白質基團 . 可以防止細胞分泌蛋白質對 T 實際上 ( 8 的 重 建% 提供了一個可用作探索 T 諸如成纖 ( 8 組 成 組 分 蛋白 L 玻連蛋白 L 膠原等單組分的生物特異及其對細 胞影響的模型 % 另外 肽鏈 6 雙親分子雜化自組裝 也 > / $ 為生物材料的表面修飾提供了又一思路 ! % 胞 生 長因 子 7 等細胞因子促進細胞生長已成 : 2 C E & .

8、$ 為 一 般 思 路! % O C S肽 則 是 被 研 究 證 明 能 提 高 細 ! E & / $ 胞 與 生 物 材 料 粘 連 的 有 效 肽 序 列% 在 Q P * 3 P H -等 鏈霉親和素 7 三維支架中引入 O 在 : 4 P B M + P * _ 5 D 5 C S 不干 擾原有 生物 素 結 合 性 能 的 情 況 下 提高了材料 從而也拓寬了鏈霉親和素的應用 % 由 的細胞識別性 此 可 以 預 見? 在生物材料表面引入 O C S或類 似 提 高細胞特異性識別的肽 蛋白質的同時 完全可能保 持生物材料原有的性能 % 膜 聯 蛋 白 7 作為成骨細胞的膠

9、原 * M a 5 -: 糖鏈團簇 L 糖脂質 L 蛋白質修飾提高細胞特異 V W 性識別 萬方數據 細胞對 生 物 材 料 表 面 的 特 異 性 識 別 在組織工 i6 2 i 化 學 進 展 第 # 4卷 受體 ! 在軟骨組 織 的 細 胞 外 基 質 構 建 中 起 著 關 鍵 作 用 通常 ! 膜聯蛋白 ( 在別的組 織 中 參與 細 胞 分 泌和凋亡調節作用 通過免疫組織化學分析發現 ! 膜 " # $ % & 雙向平衡 ! 才能得到工程化的新生組織 態7 參 考 文 獻 聯蛋白 ( 在平板成骨細胞生長過程中首先得到表 達! 且形成 生 長 平 板 成 骨 細 胞

10、 的 重 要 成 分 因 此! 膜 聯蛋白 ( 的表達及組織分布可以作為代謝變換及 細胞表型向關節軟骨組織變化的標記 由此 ! 在硬組 織 工 程 中! 材 料 表 面 以 膜 聯 蛋 白 ( 修 飾! 必將促進 細胞的生長 理想模型 * 由上述可知 ! 生物材料極其復雜 ! 材料表面與細 胞 之間的作用更 是 受 多 方 面 的 影 響 生物材料表面 修飾的目的就是為了給細胞創造一個良好的人工 或者可以說一切工作都須圍繞細胞的正 + , - 環境 ! 常生長展開 ! 為了達到細胞正常生長的需求 ! 生物材 料的表面修飾大致須滿足如下要求 . 良好的生物 / # 0 相容性 1 適宜的表面親水

11、 3 疏水平衡 / 不同細胞各 / 2 0 異0 生 物 材 料 有 較 強 的 細 胞 特 異 性 識 別 能 力1 1 / 4 0 生 物材料表面拓 撲結構 適宜 1 生物材料具有 / 5 0 / % 0 較強消除非特異性識別的能力 1 易于加工且描述 / 6 0 表征 3 為 了 達 到 以 上 要 求! 我們須對材料表面修飾作 逐 一 考 慮 首 先! 材 料 表 面 的 親 水3 疏水平衡可由基 材 復 合3 雜 化 得 以 實 現1 其 次! 引入仿細胞膜磷脂雙 分 子的自組裝修 飾 ! 不但可以改善生物相容性和構 而且也具有形成非特異性相 建 理想表面拓撲 結 構 ! 互作用的能

12、力 1 最后 ! 為了實現材料表面對細胞的特 異性識別能力 ! 須引入糖鏈團簇 7 糖脂質或蛋白質分 子 " # &8 !(9 *D !# E E 5 !2 6 $ .E 2 $ FE 2 5 9 : ; < = > ? 9 : A BC ? A < : ? < " 2 &D 9 G H I9 :J -*, < G G K : < = 9 ? A L :MA NC L G O I< = PA :C = A : ? A Q G < PL R / *8 !8 0 !VT .8 S A P P T <+ : ;

13、 A : < < = A : ; < U P 9 : H 9> 9 : ; < = > P A : 9 : U < P !# E E X .2 2 % F2 2 X >W, L IQ 9 : O " 4 &JA !-9 !Y !< *Y !# E E 6 !# X : < = I9 :+ O < = K G T IB 9 G A L I9 < = A 9 G P / 2 0 .Z 4 FE $ " 5 & A !-L *S !# E E Z !# 6 . I YD L : < O

14、B = < : U PA :Y A L < ? N : L G L ; O 2 2 5 F2 4 $ " % &> *< !# E E E !X 4 / 4 0 .% # F% E L T N A V -*, N < I*+ : ; MP " 6 & 赤池 敏宏 *金屬 !# E E Z !6 Z / 4 0 .# % F2 2 " X &T 3 !# E E % !# 4 .% 6 % F% X 6 _ _ < G G BV*Y A L S < ? N : L G L ; O " Z &

15、amp; T */ 0, < ! _ _ < G G BV!8 9 : ; < => P Q < ? A 9 G = < Q L = N < I+ : ; MP # E E % .5 2 F% 5 " E &Y !D !W *, T P P ? N < = B L a = L L PK L G b < = U A : ; < : BW! < 9 G < G G P !# E E # !# .2 4 5 F2 4 E -9 < = " # $ & VG *B D C !# E E X

16、 ! 9 : a L bW!W = L NS Y A L I9 < = ? A L G O I+ U Z .2 E E F4 # $ " # # &D !< *Y !# E E X !# Z .# $ $ E F I< 9 : 9!8 T a 9 PB B 9 G A L I9 < = A 9 G P # $ # 5 " # 2 &8 !B *Y !# E E 5 !# % .X $ % F < < B T : ; J!8 < < Y A L I9 < = A 9 G P X # # " # 4

17、 & *D *> 9 b A PB+ T = R 9 ? <, N 9 = 9 ? < = A H 9 A L :L R Y A L I9 < = A 9 G P/ < U 9 c 0 !VIP !# E E Z .2 # E F2 4 5 : < = Y < = U 9 I.+ G P < b A < = " # 5 &D ! *Y ! N < G L : > -! > 9 P IT P P < :V , 9 b A PB+ A L I9 < = A 9 G P # E Z Z !E

18、 .2 5 F2 E " # % &, *S ! N A : :BV!L = _ < S V!> 9 : < =Y N = L I_9 < IL P 9 P # E E # !6 % .6 $ Z F6 # X " # 6 &D c c !< *B VQ N A N 8 A 9 : ;!, N 9 : ;d e!-A : D N A T :, N 9 G Q G D !# E E E !X 5 / 2 0 .2 E X F4 $ % C L G O ? A " # X &B c !VT !fb c !<

19、*Y !# E E E ! < 9 : 8 = L = 9 < P BD 9 G A L I9 < = A 9 G P 2 $ .% 5 X F% % E 六7展 望 " # Z &D !JA !< *Y !# E E E ! L : ; G A :J!+ U : 9, G G A 9 I D 9 G A L I9 < = A 9 G P 2 $ .# $ 5 4 F# $ 5 E " # E &> *, < !# E E E !X X / # % 0 .4 Z F5 4 < _ < G G 98>

20、 N < I+ : ; MP " 2 $ &+ !B *D !# E E % !2 6 Z .2 4 4 F2 4 E U MA :V , L 9 :DY ? A < : ? < " 2 # &L D !# E E X !/ % 0 .6 Z FX % = MA HV d ? A < : A R A ?VI< = A ? 9 : " 2 2 &B !W !JA !< *Y !# E E # ! L N :W D = 9 N 9 IB G G A 9 I 9 G A L I9 < = A 9 G P

21、# 2 / 6 0 .% 4 # F% 4 Z " 2 4 &W !D !f9 *B VQ *C * !# E E 6 ! T 9 :f 8 N 9 L8 L Q G L G O I*D ? A 6 # .4 E 4 F5 $ $ " 2 5 &8 *C * !# E E E !5 Z .X E 5 FX E Z A TJ W!f9 L L G O I*K : < = : " 2 % &, !8 !h !< *B VQ C ! N < : ;W g A TB N 9 L> h 9 G Q G L G O ID ? A

22、 # E E Z !6 X .E Z 4 FE E $ " 2 6 &W !D !f9 *C !# E E % !4 Z .X X F T 9 :f 8 N 9 L8 L L G O ID ? A Z 5 " 2 X & 9 ! : U A !Y 9 P T I9 G G A ? aK*, 9 A L : A ?9 : UL : A L : A ?D T = R 9 ? < P # E E # !E X .4 E $ $ F4 E $ Z " 2 Z &K *D !# E E Z !/ # 0 .4 $ F4 E : ; _ <

23、 = + ? A < : A R A ?VI< = A ? 9 : 生物材料的表面工程在組織工程發展中起著重 要作用 ! 基于生物材料千差萬別 ! 而各種細胞生長及 凋 亡特性各異 ! 因而它們對植入材料及其表面性能 要求各異 表面修飾則具有明確的目標性和方向性 ! 起到了連接材料與細胞 7 組織的中介作用 ! 生物材料 表 面 修飾旨在抑 制 非 特 異 性 相 互 作 用 ! 且引入特異 性 相 互 作 用 位 點! 使細胞在類似 + , - 中發揮其功 能 生 物 材 料 的 表 面 修 飾 是 一 個 復 雜 的 系 統 工 程! 需要兼顧材料科學和生物科學的需要 ! 實現

24、優化 理 想的表面修飾應該涉及表面拓撲結構 7 特異性識別 7 親 水3 疏水 平 衡7 蛋 白 質 吸 附 等 各 個 方 面! 更重要的 萬方數據 是力圖趨近調控細胞在材料表面生長和凋亡這一動 第 G期 蔡開勇等 組織工程相關生物材料表面工程的研究進展 " J " C" R KL J iI L i ! " # $% / / & ( *+, . . 0 .1 0 2 3 4 0 5 6 7 . 8 0 . 3 3 & 0 . 89 . 4 : 2 2 ;< 3 4 ? 1 CD +G # # H +G I J # KG I # G

25、 1 & 2 . 0 = 2 .>, 2 5 A B 2 . A DE & 3 F F ! L M $D +P0 /O +G # # J +" J I CG Q " H ( & 0 F B 2 N ( 3 & OD ( 6 .P+3 B 6 5 0 3 . 5 3 KG Q " R ! L G $A +*0 +3 /O +G # # Q +" I Q C ( 0 O BS+% : & 0 3 6 ET B 6 5 0 3 . 5 3 I # I KI # R ! L " $D +P0 /1 E +G

26、 # # R + ( & 0 F B 2 N ( 3 & OD ( 6 .P+3 B 6 0 2 B 3 5 ( . 2 6 & 2 8 G Q CL H I KL I L ! L L $U +P+3 /1 +G # # # +" M C 6 3 0 . 8>T & N ( VD > B 6 0 2 B 3 & 0 6 F H J L KH R R ! L Q $, +T +3 /1 +G # # R +G # CG Q Q G 3 W3 =>T ( 2 3 F B 7, B 6 0 2 B 3 & 0 6 F KG

27、Q Q H ! L H $ *6 +P5 /1 E +G # # R +G Q CL R R K : 3 & BU ( 3 BX 0 2 B 3 5 ( . 2 6 & 2 8 L # " ! L I $O +Y /E * 2 N ( 0 3* T 6 3 & 0 3 P Z+> 3 3 & V* +3 B 6 & 2 5 B 6 O O # # R +# H CG Q J G G KG Q J G I 5 4 5 0 *+G # # J +Q I < # ? C" KI ! L J $ 川口春馬 高分子加工 +G ! L

28、 R $A +1 +> +3 /1 P . 0 3 &>E 3 6 6 ; 2 . 4 A 5 2 :> B 6 0 2 3 4 B 3 & +G # # L +" J < J ? C# G J K# " Q A 3 F ! L # $T +A +X +3 /> 1 2 N 3 =% E B . 3 &1 , 0 4 W3 6 6D , B 6 0 2 3 4 A +G # # " +" I CQ G H KQ L # P B 3 & 3 F ! Q M $P3 1 O E +G # # L

29、+H CG KG G & & 0 6 6 _Z/> 0 2 B 3 & 5 0 2 6 V 7 ! Q G $O +92 +A +3 /> *4 ( 3 6 6 PO .* O B . 3 & 1, B 6 ( 3 F 0 2 .O 5 0 +G # # L +J CG M I H KG M J I X 3 5 ( ! Q " $% /O +G # # # +" R H CG M " R KG M L " 0 . 5 2 B B 0 U%+A 2 F 6 ( B 0 7 5 0 3 . 5 3 ! Q L $&

30、gt; +7 +a6 /1 +G # # # + 5 3 6 0 . 3P 1 & 0 5 , 0 b 0 3 & +3 B 6 0 2 B 3 & 0 6 F " M CG J J L KG J R " ! Q Q $ S +X /1 +G # # # +" M C" " G VD, ( 2 F X*+A 3 . 1 0 2 B 3 & 0 6 F K" " J ! Q H $A /> P2 /A +G # # I +# CI G J KI " H B . 3 & 1

31、, 6 3 3 5 2 8 . ! Q I $A /*D C*3 B . 3 &1 , OO V N 2 F 0 +Z F ( 0 . 8 B 2 ., D & 0 5 . +G # # R +Q H Q KQ I L D ( 3 0 5 6 O 2 5 0 3 B V ! Q J $ 90 +3 /1 +G # # # +" M C & 2 F ( 0 +9 & 2c+d 5 ( 0 & 2X B 6 0 2 B 3 & 0 6 F G Q M J KG Q G Q ! Q R $O /D 3 +G # # J +J H < L

32、 Q ? C" J KL " B 3 N ( 3 .S A ( 3 7 . 8 WF ! Q # $P0 e1 +G # # I +H M < Q ? C 6 6 3 & Z P+E 3 F ( W P Y/1 0 2 B 3 5 ( 0 2 3 . 8 L Q J KL Q R ! H M $, +1 /1 e 1 +G # # I +H M < G ? CQ L R K 3 3S D 0 = 6 2 FA 0 2 B 3 5 ( 0 2 3 . 8 Q Q J ! H G $O +D +c +3 E d +" M M M +Q # CG K

33、 ( 3 .U 0 cT 2S , B 6 2 6 V . B Q ! H " $O +SW +3 /> 1 P 5 ( & 2 3 4 3 & 9E .P+*0 3 6 , B 6 0 2 3 4 B 3 & +G # # G +" H < L ? CL " # KL L # A 3 F ! H L $% +T /> 1 P 2 N 3 & 0 5 (*+E 3 B 3 &O> 5 ; 3*+3 B 6 0 2 3 4 B 3 & +G # # # +Q I < L ? CL # M

34、KL # R A 3 F ! H Q $ aB +3 /> 1 P B 2X 7 6 3 . 4>S+E B ; E B 6 0 2 3 4 B 3 & +G # # I +L " < Q ? CG L KG R A 3 F ! H H $D +A +3 /> E ( 2 0A O 0 3 8 6 3 &P+ E 2 B ( 2 6 ; 0 FD B 6 3 4 0 B & +G # # R +L L < J ? C# # G K# # I O & 8 ! H I $ *B / ( . F 0 2 . S *+ *8 &a

35、mp; W 6D P+ 1 & : 3 & U *+ 3 B 6 +G # # R +G Q < J ? CJ " I KJ L J *& B ( & 2 F 5 2 N V ! H J $S +> /*> E +G # # J + = B 3 B -*+O B 3 N ( 3 .d A 2 ( .AO ( V F 0 2 6 ! H R $O /S0 +G # # R +H Q < Q ? C 8 0 V 9+S F ( 0 ( & +3 B 6 . 4 . 3 Vd . B G G R R KG G # I ! H

36、# $ P /> D & & 0 2Y+X 0 = 0 . , P+3 B 6 6 0 . 0 5 6 7 . 4 2 5 & 0 . 2 6 2 8 Ve # # R +R L < G M ? CL I J L KL I J # P3 B : 2 6 0 F +G ! I M $D +Y +3 /d > D +G # # J +J M CI I R K & 6 A 6 3 & 0 D B 6 . B . 5 3 & I # R ! I G $> +A /*D 2 ( . F B 2 .77 B . 3 &1, O

37、O V N 2 F 0 +Z F ( 0 . 8 B 2 ., C*3 +G # # R CQ I H KQ J I D & 0 5 .D ( 3 0 5 6 O 2 5 0 3 B V ! I " $> +c +D /1 +G # # # + 0 D ( 3T 0 U . 8D ( ( c. 8D 0 2 B 3 & 0 6 F " M CG Q L # KG Q Q J ! I L $ S2X +D /> D + P+T 0 .> D 2 2 N 3 &O T 2 6 6 2 0 4d . B 3 & 5 3O 5 0

38、G # # L +G H I C" M J K" G J ! I Q $ S +7 /> *N E +G # # Q + . = W *+d ; 4 X . 4 2X N 6 2 6 V O 5 0 H Q CG L M H KG L G M ! I H $E +D +O /1 + 0 8 . B & 21 2 . B 37 5 . 4 & & *+ 3 B 6 0 2 B 3 & 0 6 F G # # J +G R < " " ? CG Q I G KG Q I # ! I I $E +9 +*6 +3 /

39、1 3 & 5 5 ( 0 P X & . 0 F 5 (O N ( . 4 & V9 E B 6 0 2 B 3 +G # # # +" M CG " I # KG " J H & 0 6 F ! I J $D +> /1 +G # # # +" M C" H L K" I Q ( .c2 5 ( 0 S2 ( . 0 2 B 3 & 0 6 F ! I R $D +E +E +3 /1 + ( & 0 F B 2 N ( 3 &A , B B VE 3 B 3 &

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44、& 2 2 6 3E .1 6 0 3 & W0 f ;D *+3 B 6 2 . 3 G # # # +" H < "F ? CG M J KG G G N N 6 F F ! J # $A +E /> 1 P A +G # # # +Q H 0 V ._ ( 3 B 3 &g 0 2 3 4 B 3 & 3 F < Q ? C" R H K" # L ! R M $ 2 +3 / +G # # R +L # " C 6 .19+c2 . 8g h+P & ;A B 6 B &

45、 3 J # # KR M G ! R G $aF +3 /> 1 P A +G # # H +" # CJ Q G B 3 & : 3 & 87 B 6 0 2 3 4 B 3 & 3 F KJ Q J ! R " $ O +G # # I +G M G C ; : V F ( 0 +d F ( 0 ( & S/P 5 & 2 2 6 V N Q M H KQ G " ! R L $, /1 +G # R I + & & . 0 * *+9 V W2 & 4> *+D ( N ., 0

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