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高分子通报2006年 8月 层层 自组装技术在生物医用材料领域 中的应用研究进展 林全愧, 计剑,谭庆网

0 , 任科峰, 沈家骢 ( 浙 江大 学高分 子科 学与 工程 学系, 杭州310027)摘要 : 基于聚电解质阴阳离子交替组装的层层 自组 装技术 由于可在 温和的条 件下实现 多种生物 大分子在 材料表面的固定 , 并通过对组装条件的控制实现多种生物功能 , 已成为生物医用材料表面设计 的重要手段 .

本 文对层层 自组 装技 术在构建血液相容性 界面、 组织工程表面 、 药物控释涂层等生物医用材料领域 的应用研究进 行了 比较系统的阐述. 关键 词:层层 自组装技术 ;

血液相容性 ;

细胞相容性 ;

药物控释 ;

抗菌随着 生物 医学研 究的日愈 深入 , 人们 愈来愈 认识 到在 生物体 系中,各种 复杂 、 精巧 的功 能是 通过 生物 分子间的多种 弱相互 作用 的协 同效 应 来实 现的.一 些生物大 分子如蛋白质 、 核酸等,其复杂的功 能 也是 基 于他们 特定 的三级 结构 , 通过 分子 片断 间的各 种弱 相互作 用,自发 的组装 、 堆积 形成 多层 次 的空 间 结构 , 并 实现 其功能 , 即分 子聚 集体 的功能 是蕴 含 于特 定结构的分 子组 织中.在 此基 础上发展 起来 的超 分 子化 学,则是研究 分 子基 于弱相 互作用 地组 装、自组装 和 自组 织行 为,并研究 这些行 为 可能带 来 的结 构 和功能的改变 , 以期建立结构和功能间的关系.在对各种分子组装体系的研究 中, 自组装超薄膜由于其 结 构简 单、制备相 对容 易等特 点而 引起 了人们 广泛 的研究 兴趣 .1

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1 年,Decher等在L.B膜 的基 础上 , 发展了一 种基 于阴 阳离子静 电相 互作 用作 为推动 力 的制备多 层膜 的方 法H .从此,自组 装多 层膜 的研究 引起了各 不 同领 域 的科学 家 的兴趣 , 层层 自组装 技术 也 因此 被应 用于 各研究 领域 . 层层 自组 装技 术( L a y e r - b y . L ay e r s e l f - a s s e m b l e t e c h n i q u e , L b L ) 是基 于聚 电解质 阴 阳离 子所带 正负电荷 间相互作 用 的一种 自组 装超分 子技 术 .该技 术的 主要 特 点是 在表面荷 电 的基 材表 面通 过静 电相 互作 用交替地 吸附上 带相 反 电荷 的聚 电解 质 阴阳离 子.因此 , 它 具有一 系列 优点 , 如:组装分子的选 择范围广 泛,可以为合成的聚电解质 , 也可以是蛋 白质 、 多糖 、 D N A等荷电的生物活性大分子 ;

其制备工艺简单 , 通过简单 的交 替浸 涂技术 可 实现在 材料表 面组 装分 子在纳 米、亚微米 尺度 的有 规结构设 计;

制备条 件温 和,可在 常温水 溶液 中进行 , 可 以保证 生物 分子具 有维 持生物 活性 的天 然构 像;

此外,该方法适 用 的基 体材 料 种类多, 对基体材料的体型结构适应性强, 并可在具有复杂体型结构的装置和材料上实现.因此 , 该技术 在生物 医用 材料 领域 的研究 中得 到广泛 的应 用 .本 文就 近年来 层层自组 装技术在 生物医用 材料 领域中的应用研 究 进展作 一综 述.1层层 自组装技术在构建血液相容 性界面 中的应用 合成材 料要 作为 生物 医用材 料植 入人体 内与 血液接 触,首先要 满 足的就是 具有 血液 相容 性 .根 据凝 血机理 , 要 防止血 液在 高分 子材料 表 面形 成 血栓 , 有 两条 基本途径 .其一是尽 量减少高 分 子材 料表面和 血液 中各种 成 分的相互 作用 , 即制备 和血液 成份 相互作 用很 小的 生物惰 性材 料 .其二 是控 制 高分 子材 料表 面和血 液 的相互作 用 .为此 , 人们将 某 种生物 活 性物 质通过适 当方 式 固定 于材 料表面,制成 所谓 的 负载 生物 活性物 质 的抗 凝 血材料 , 利 用材料 表面 生物 活性物 质和 血液 成分 的相互作 用来 实 现所 需 的抗凝 血功 能.基金项 目: 国家 自然科学基金 (