膠原蛋白-納米金組裝復合材料制備及生物醫(yī)學應用研究.pdf

1、天然蛋白質(zhì)膠原蛋白與無機納米粒子金顆粒（AuNPs）的復合，能夠有效的解決膠原蛋白機械性能差、降解過于迅速的缺點及AuNPs生物相容性差的問題，并能夠集成二者的生物學性能及物理學特性，同時賦予復合材料新的功能。雖然膠原蛋白與AuNPs復合組裝材料優(yōu)勢明顯，但因化學還原殘留于AuNPs表面物質(zhì)的化學毒性及生物不相容性，在后續(xù)的生物醫(yī)學應用中具有的潛在危害，也是不容忽視的?；诖?，本文提出了一種生物礦化的方法，一步制備并得到了膠原蛋白-納米

2、金復合納米顆粒及膠原蛋白-納米金復合水凝膠，無添加有潛在毒性的還原劑及穩(wěn)定劑，形成的復合材料具有顯著增強的機械性能及流變性能，生物相容性好，安全性高，在促進細胞黏附生長及增殖分化、誘導細胞選擇性死亡、藥物原位保留及持續(xù)釋放以及抗腫瘤應用方面取得了較好的效果。
　　首先，基于生物礦化的作用機制，我們采用一步還原法制備得到了生物相容性好、安全性高、具有核殼結(jié)構(gòu)的膠原蛋白-納米金復合納米顆粒，由膠原蛋白殼保護的AuNPs穩(wěn)定性高、分散性

3、好，尺寸分布于50±20 nm；反應前后，膠原蛋白的二級結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化，說明其反應條件的溫和性；此生物礦化方法具有一定的普適性，可同樣用于銀納米顆粒（AgNPs）及鉑納米顆粒（PtNPs）的制備。之后，通過對其作用機制進行實驗探究及計算模擬，發(fā)現(xiàn)正電荷的膠原蛋白與帶有負電荷的AuCl4-之間存在的靜電作用對反應起到了關(guān)鍵性作用，膠原蛋白分子序列中的羥脯氨酸能夠?qū)崿F(xiàn)AuNPs的還原，因此，膠原蛋白兼具了還原劑及穩(wěn)定劑的雙重作用。
　

4、　其次，基于組裝基元之間的靜電相互作用，我們采用層層自組裝技術(shù)，構(gòu)建了膠原蛋白-納米金復合薄膜。研究發(fā)現(xiàn)，AuNPs的成功負載，能夠顯著增強納米薄膜的機械性能及表面張力，從而對成纖維細胞3T3在其表面的黏附生長及增殖分化起到了顯著的促進作用。而進一步，將光敏劑負載于上述復合薄膜后，在特定波長激光的激發(fā)下，光敏劑能夠產(chǎn)生不利于細胞生存的活性氧物種，通過特定區(qū)域活性氧的產(chǎn)生及富集，實現(xiàn)了對特定區(qū)域細胞死亡的有效調(diào)控；而未經(jīng)激光照射區(qū)域的細胞

5、，能夠維持正常生長狀態(tài)，進一步說明了此誘導細胞死亡方法的安全性以及此復合材料的生物相容性。
　　此外，基于膠原蛋白分子鏈及無機陰離子團簇[AuCl4]-之間的靜電相互作用，我們構(gòu)建了可發(fā)生原位礦化反應，形成AuNPs的復合水凝膠體系。研究發(fā)現(xiàn)，礦化生成的AuNPs與膠原蛋白分子鏈之間可逆的非共價鍵作用，賦予了復合水凝膠剪切變稀及可自愈特性，從而可作為注射材料應用于藥物的裝載及抗腫瘤（尤其是針對于淺表性抗腫瘤）應用。通過體內(nèi)實驗發(fā)現(xiàn)