直径可控的多孔阳极氧化铝表面蛋白和药物吸附及释放行为的研究

来源 :东华大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:xhb74
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生物材料表面纳米结构对其生物学性能的影响正在逐渐被认识和利用,控制或改进材料表面的纳米结构能够调控其与组织间的相互作用。由于生物材料植入人体后,首先发生的反应是来自血液和组织液中的蛋白在材料表面的选择性吸附,因此,蛋白质在纳米结构表面的吸附和释放行为值得深入考察和研究。此外,纳米技术在生命科学和医药领域的应用中受到广泛的关注并取得很大进展。无机纳米材料,特别是的具有多孔结构的纳米材料的研制给药物释放系统带来新的契机。多孔阳极氧化铝(PAA)是典型的自组装纳米孔阵列材料,拥有相对长程有序的纳米孔结构,其表面大面积有序排列的纳米孔道,也可作药物缓释和控释的优良载体。本文利用PAA纳米结构的特殊性,设计不同尺寸的PAA样品,详细考察了牛血清白蛋白(BSA)和牛血纤维蛋白(BF)在PAA表面的吸附和释放行为。通过场发射扫描电镜(FESEM)和傅立叶红外光谱(FTIR)对蛋白吸附前后的样品的微观形貌和成份进行了表征BCA方法定量检测蛋白的吸附和释放行为。Langmuir拟合曲线模拟蛋白的等温吸附模型。Fickian定律拟合蛋白的释放机理。同时考察庆大霉素在PAA样品上的装载和释放行为。紫外分光光度计法检测庆大霉素的装载与释放情况。Fickian定律拟合庆大霉素的释放机理,Higuchi方程和双相动力学方程拟合庆大霉素的释放动力学模型。本文的主要研究成果叙述如下:(1)BSA的吸附研究表明,当BSA的初始浓度为500μg/ml时,随着吸附时间的增加(0-6h),PAA样品对BSA的吸附值增加,5h时,PAA吸附达到饱和。同时,PAA样品孔径不断增加(PAA25-PAA75),吸附值也不断的增加,PAA75的吸附值最大。吸附4h时,平滑铝样品对BSA的吸附达到饱和,为14.3μg/cm2。PAA25, PAA50, PAA65和PAA75样品饱和吸附值分别为:15.53,23.02,28.48和30.31μg/cm2。通过对0.1,0.5,1.0,1.5和2.0mg/ml不同BSA初始浓度研究表明,BSA初始吸附浓度为1.5mg/ml,PAA样品5h达到饱和吸附,PAA75样品具有最大吸附值38.8μg/cm2。(2)BF的吸附研究表明,BF和BSA具有相似的吸附趋势。吸附5h时,平滑铝,PAA25和PAA50吸附值达到饱和,吸附值分别为26.23,37.37和43.83μg/cm2。PAA65和PAA75样品4h达到饱和吸附,吸附值为49.72和50.97μg/cm2。通过对0.1,0.5,1.0,1.5和2.0mg/ml不同BF初始浓度研究表明,BF初始吸附浓度为1.0mg/ml, PAA样品5h达到饱和吸附,PAA75样品具有最大吸附值60.3μg/cm2。(3)BSA和BF吸附在PAA表而后的释放研究表明,蛋白的释放行为分为突释和缓释两个阶段。平滑铝表面BSA和BF在0-6h内释放率分别达到89.4%和90.2%,几乎成直线释放,然后维持稳定。PAA样品的上的蛋白质分子在72h达到释放平衡,BSA在PAA样品之间的释放率没有太大差异,释放率维持在55%左右。BF在PAA样品上的释放率明显的要大于BSA的释放率。随着孔径的增加,BF的释放率逐渐减小,依次为79.8%,73.4%,66.4%和63.1%。Fickian扩散表明蛋白的释放率受PAA样品表面比表面积和蛋白浓度影响。(4)庆大霉素在PAA表面的装载研究表明,与平滑铝相比,PAA能明显的增加庆大霉素在其表面的装载量。随着孔径(PAA25-PAA75)的不断增加,样品表面的吸附量增大。当初始浓度达到300μg/ml,PAA75具有最大装载量198.8μg/cm2。庆大霉素释放研究表明,平滑铝上的庆大霉素释放只有突释阶段,6h释放率达到92.5%。庆大霉素在PAA样品表面的直接释放时,释放时间达到96h,同时不同孔径PAA样品(PAA25-PAA75)的释放趋势相似且释放率分别为72.5%,75.8%,73.3%和77.9%。庆大霉素在明胶涂覆的PAA样品表面进行释放,释放时间增加到144h,随着孔径(PAA25-PAA75)的增大,释放率依次为63.6%,64.0%,67.7%和68.4%。庆大霉素在PAA样品表面的释放符合Fickian扩散定律。庆大霉素释放率由PAA样品的孔径和庆大霉素浓度决定。庆大霉素在PAA样品的释放动力学符合双相反应动力学模型,释放过程由突释和缓释两部分组成。
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