智能高分子表面的

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,智能高分子表面的设计及其在生物医学中的应用,1,高分子智能表面在生物医学中的应用,4.1传感膜材,传感器是以敏感器件为核心,能够响应、检测或转换待测信息的装置。高分子智能表面能对外,界刺激产生响应,发生物理或化学变化进而转换成电信号,是理想的敏感器件材料。现在已应用的,传感器有酶传感器28、抗原和抗体传感器29以及其它类型的传感器30, 31。,Francis等32将端基被寡核苷酸(5-CCT-AAG-AGG-GAG-TG-3)取代的聚3-乙酸吡咯和聚,3-N-羟基苯邻二酰亚胺吡咯的共聚物接在电极表面构成一个DNA敏感膜材,如图4所示。该膜材,表面能与上述寡核苷酸配体发生特异性相互作用,使得表面高分子构型发生改变,造成膜材氧化电,压发生变化,从而构成了DNA传感器的敏感核心。,2,3,4.2细胞培养,Okano等33利用聚异丙基丙烯酰胺(PIPAAm)表面的亲水性能对温度变化产生响应的特性,制作了细胞培养脱附的载体。他们将小牛的内皮细胞和鼠的肝细胞放在接枝了PIPAAm的聚苯乙,烯器皿内培养(37), 2d后将温度降至10,恒温30m in,使细胞逐渐从器皿表面脱离,如图5所,示。这种方法避免了传统的蛋白酶消化脱附方法对细胞的损伤。,4,5,4.3药物释放性水凝胶,各种天然及合成型智能水凝胶,因其智能的敏感性及可逆性,在药物释放等生物医学领域获得,了广泛的研究及应用。Obaidat等34制成侧链含有葡萄糖的聚羟乙基甲基丙烯酸甲酯基水凝胶,其,中包裹定量胰岛素,因伴刀豆球蛋白A(ConA)可与葡萄糖发生特异性相互作用,故将其作为交联剂。当溶液中葡萄糖浓度较低时,水凝胶呈凝胶状态,随着溶液中葡萄糖浓度增大,其与凝胶侧链上,的葡萄糖之间的竞争加剧,造成伴刀豆球蛋白A与凝胶上葡萄糖之间的相互作用越来越弱,交联,点愈来愈少,最后形成溶胶,使得被包裹的胰岛素逐渐释放出来。仲慧等35及Rosso等36在这方面,亦做了大量工作,分别制得了温敏性和pH敏感性水凝胶体系。姚康德课题组37曾对壳聚糖基pH,敏感水凝胶进行了系统而深入的研究,并进一步将其应用于药物的控制释放中。,6,4.4控制通透膜材,将刺激响应性高分子引入膜材,使其具有选择渗透的特性即渗透性随外界刺激而变化,这是使,膜材智能化的常用方法。Iwata等38利用等离子法将侧链接枝有葡萄糖氧化酶的聚丙烯酸(PAAc),或聚异丙基丙烯酰胺(PIPAAm)固定于纤维素膜材表面,内部包有胰岛素等生物活性物质,如图6,所示。当葡萄糖分子出现时,葡萄糖氧化酶将其氧化成葡萄糖酸,使得膜材表面pH降低,造成其上,高分子之间原有的氢键断裂,高分子链呈收缩状态,膜材渗透性增强,生物活性物质被释放出来。,pH较高时则情况相反。因此,可以通过调节表面介质的pH来控制该膜材的渗透性能。其他科学家,则分别制备了蛋白质3941、阳离子42控制通透膜材。此外,高分子智能表面在其它生物领域如生物催化剂43、人工肌肉44等亦得到了相当的应用。,7,8,智能高分子材料在智能给药系统中的应用,9,