电化学响应细胞粘附界面的构筑与研究

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电化学响应的材料可以受到外界环境的刺激,改变自身的性能从而影响细胞的粘附,主导细胞命运以及传输药物。这些材料在广泛的应用领域扮演着重要的角色。在该论文中,利用电化学响应材料的优势,制备了几种智能界面,它们可以控制细胞的粘附(捕获)与去粘附(释放)。其主要内容如下,  1.利用电化学氧化和热还原的方法制备了还原的氧化石墨烯薄膜,通过调节过滤液中氧化石墨烯的浓度,可以抽滤成粗糙度不同的薄膜。通过TEM表征了氧化石墨烯薄膜的尺寸,通过拉曼光谱表征了还原的氧化石墨烯的成分。真空还原后的氧化石墨烯薄膜为控制细胞粘附行为提供了电化学响应的界面。  2.利用设计表面的化学与物理特性,制备了癌细胞捕获抗体(anti-EpCAM)功能化的具有微纳米复合结构的还原氧化石墨烯(rGO)芯片。利用rGO与细胞的多重匹配作用,(包括粗糙表面结构,低硬度,负电性和超亲水性),实现了对特异性循环肿瘤细胞的高效捕获。临床血样的检测表明,该rGO芯片具有低的非特异性细胞的粘附。1毫升血液中含有4-11×106个白细胞,而在rGO基底上每2 mm2面积上只有不到一个白细胞。这些结果为设计新型的仿生生物界面提供了基础。  3.通过电化学沉积制备了聚吡咯纳米阵列(Ppy NA),利用Ppy NA电化学响应浸润性可逆变化,(从氧化状态接触角为108°到还原状态接触角为53°),实现了对细胞高效的可逆粘附与去粘附。这为基于浸润性变化的多功能的细胞应用提供了线索。  4.通过电化学聚合将苯硼酸癌细胞识别分子引入到聚噻吩(Pth)生物界面,通过设计聚合单分子,得到了具有超亲水性且可以电化学响应的聚噻吩界面。在氧化状态下,聚噻吩界面掺杂对细胞有特异性识别的分子,达到高效的捕获效率。而在还原状态下,聚噻吩界面释放对细胞有特异性识别的分子,达到高效的释放效率。研究表明,通过设计噻吩单体达到亲水性界面的设计可以排斥特异性细胞的粘附。这对生物医学与生物学的应用(比如基于细胞的分析或药物传输),具有重要的意义。
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