中国科学院机构知识库网格
Chinese Academy of Sciences Institutional Repositories Grid
PET薄膜表面改性及对细胞行为的影响

文献类型:学位论文

作者郭圣楠
答辩日期2022
文献子类硕士
授予单位中国科学院过程工程研究所
导师白硕 and 杨维兴
关键词Pet薄膜,丝素蛋白,Rgd,表面改性,细胞培养
英文摘要

近年来,随着脑科学、材料科学及微加工技术的快速发展,多种用于检测人体生物电信号神经电极被开发出来,其中ECoG电极常被用于癫痫患者病灶位置的确定,以及脑外科手术中电信号监测等,ECoG电极的衬底及封装材料常用有机高分子薄膜制备,这些薄膜具有较好的柔韧性,能较好地贴合皮质层,且物理化学性质稳定。目前为止,聚酰亚胺(PI),聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),聚二甲硅氧烷(PDMS)等已被用作ECoG的基底材料及封装材料,虽然已经取得了巨大的成功,但依然存在着材料的粘弹性与人体组织不匹配,表面具有较高的疏水性,不利于与脑组织的紧密贴合,造成电极信号不稳定且容易失效的问题。为解决上述问题,需要对电极基底材料及封装材料表面进一步筛选并进行修饰,一方面增加材料的亲水性,有利于与脑组织的贴合,改善电极的粘弹性,减少电极与组织的接触阻抗,增加电极信号的稳定性及长期有效性,另一方面为在电极表面培养神经细胞,制备下一代“活ECoG”电极提供必要技术及理论指导。本文首先筛选了聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氨酯(PU)等多种生物相容性较好的生物医用高分子聚合物薄膜材料,采用表面等离子体处理技术,改善薄膜材料的亲水性,结合PEEK、PI、PET、PU薄膜样品的水接触角和PC-12细胞的黏附效果分析,发现四种薄膜初始为疏水性材料,未处理前,水接触角都大于90°,但经过等离子体处理后,PET薄膜表面亲疏水性改变最为显著,并且细胞黏附量最大,铺展效果最好,因此,选取PET薄膜作为后续实验中的基底及封装材料。其次将丝素蛋白修饰到PET薄膜表面,并通过浸涂或共价结合的方式将有利于细胞黏附的短肽RGD修饰到PET薄膜表面。利用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线光电子能谱分析仪(XPS)、原子力显微镜(AFM)、水接触角(WCA)探究PET薄膜改性效果。EDS及XPS实验结果表明PET表面成功的被丝素蛋白和RGD修饰。此外,利用AFM对改性前后PET薄膜表面形貌进一步表征,结果表明改性后的PET样品表面出现了凹凸不平的“峰-谷”形貌,表面积增加,且粗糙度增大。水接触角数据表明,改性后的PET薄膜样品相对于原始PET薄膜样品接触角显著减小,薄膜亲水性显著提高。最后利用大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤细胞(PC-12)进行体外细胞学实验研究改性后PET薄膜对细胞行为的影响。研究发现,经过等离子体处理并在表面修饰丝素蛋白和RGD的薄膜样品上,PC-12细胞具有很好的表面粘附性,均生出多条伪足,有利于其在薄膜表面黏附、伸展、增殖以及细胞间交流。细胞实验证明,丝素蛋白和RGD修饰可以显著提高PET薄膜表面的细胞黏附、伸展、增殖能力。利用此策略,可制备“活ECoG”电极,提高与周围组织的整合能力,减小植入时造成的组织损伤、免疫反应,减少胶质瘢痕的生成,减少炎症反应进而避免电极失效,提高电极信号记录的准确性的同时延长电极使用寿命。

语种中文
源URL[http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/60729]  
推荐引用方式
GB/T 7714
郭圣楠. PET薄膜表面改性及对细胞行为的影响[D]. 中国科学院过程工程研究所. 2022.

入库方式: OAI收割

来源:过程工程研究所

浏览0
下载0
收藏0
其他版本

除非特别说明,本系统中所有内容都受版权保护,并保留所有权利。