儿茶酚-(胺)表面化学介导的一氧化氮催化释放涂层研究

目的在316L不锈钢(SS)表面构建原位一氧化氮(NO)催化释放涂层,使其能特异选择性地抗凝血、抑制平滑肌细胞(SMCs)增生,从而促进内皮细胞(ECs)生长。方法在弱碱性水溶液中,选用多巴胺(DA)和己二胺(HD)为前驱体,利用多巴胺邻二苯酚结构自聚合沉膜的能力、多巴胺与己二胺的酚-(胺)表面化学,通过简单的一锅法在316L SS表面构建富氨基粘附涂层DA/HD。再通过碳二亚胺化学交联反应,共价接枝螯合Cu^(2+)的1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四羧酸(DOTA),最后获得均匀且稳定的NO催化释放涂层(命名为Cu-DOTA@DA/HD)。结果DA/HD涂层表面的氨基密度高达22 nmol/cm^(2),实现了Cu-DOTA的有效固定,其NO催化释放速率可达5.2×10^(-10)mol/(cm^(2)·min)。Cu-DOTA@DA/HD涂层显著地抑制了血小板的粘附和激活,也能有效抑制血栓的形成,其表面血栓总质量由316L SS的(40.3±10.3)mg降低至(3.0±0.4)mg。Cu-DOTA@DA/HD涂层催化释放的NO赋予了316L SS选择性地抑制SMCs粘附和增殖,从而促进了ECs生长的功能。结论基于儿茶酚-(胺)表面化学构建的NO催化涂层,成功地实现了316L SS表面持续、稳定的NO催化释放,赋予了其抗凝血、选择性抑制SMCs增殖和促进EC生长等多重生物学功能,在血液接触类器械(如体外循环导管和血管支架表面)应用方面具有潜在价值。

“一步法”构建基于Zn^(2+)的抗菌表面

不依赖于抗生素的抗菌表面是生物材料及器械设计领域的重要研究内容,可以避免耐药性细菌问题。现有材料表面抗菌策略仍然存在步骤较为繁琐、反应条件过于苛刻等不足,因此,本研究以多巴胺和硫酸锌(ZnSO_(4))为原料,在常温、水相条件下采用“一步法”构建广谱性含锌聚多巴胺抗菌涂层(PDA@Zn)。水接触角、涂层厚度和X光电子能谱等结果证实PDA@Zn涂层成功构建。涂层中的锌以Zn^(2+)的形式与PDA中邻苯二酚官能团配位结合;涂层的表面Zn^(2+)密度可以通过改变ZnSO_(4)投料的浓度来调控。抗菌实验的结果表明ZnSO_(4)投料浓度为1 mg/m L时所构建的PDA@Zn涂层(PDA@Zn/1)具有优异的杀菌效果,对大肠杆菌和表皮葡萄球菌的抗菌率分别为99.7%和99.3%。体外细胞培养试验结果表明,PDA@Zn/1涂层上L929的24 h和72 h相对增殖率分别为63.63%及48.32%,具有一定的细胞毒性。该方法提供了一种高效、简单的表面抗菌策略,但该策略的生物相容性还有待进一步提升。