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微纳米多孔不锈钢表面高效吸附活性生物大分子
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O647[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]北京大学药学院化学生物学系,天然和仿生药物国家重点实验室,北京100191, [2]乐普(北京)医疗器械股份有限公司,北京100022
  • 相关基金:国家自然科学基金(30770581,20971008)和高等学校博士学科点专项科研基金(20090001110068)资助项目
中文摘要:

不锈钢(AISI316L)是目前在医药器械中应用最为广泛的商业化材料.下一代的不锈钢智能材料将特殊功能的生物活性分子(或纳米粒子)修饰在金属表面以模拟组织功能、提高生物,细胞相容性,这是目前材料科学研究的热点领域之一.本文研究了具有微纳米多孔表面结构的316L不锈钢对抗体和生物酶分子的吸附作用,并与这些生物分子在光滑表面以及镀金表面的吸附进行了比较.研究发现不锈钢可通过简单的电化学腐蚀方法在表面产生微纳米多孔结构.微纳米孔不锈钢表面可稳定地吸附抗体或辣根过氧化物酶分子。其吸附量与喷镀金表面相当或更好.用表面活性剂(10%牛血清白蛋白(BSA)或0.2%Tween-20)洗涤不能除去吸附的蛋白.用5%Tween-20预处理金属表面,则可减少一半的抗体吸附量:但表面活性剂预处理对辣根过氧化物酶的吸附没有影响.吸附蛋白质后的金属表面湿润度大大增加:蛋白质修饰的微纳米孔不锈钢表面表现出了很好的亲水性(水接触角小于50。),指示了很好的生物相容性.而金属表面的湿润度则主要取决于蛋白质物种,并与蛋白质的吸附量正相关.吸附于不锈钢微纳米孔表面的抗体仍保持了良好的生物活性:用此种方式制备的抗CD34抗体修饰的不锈钢血管支架可以高密度并高选择性地吸附其目标细胞(如KG-1细胞).本文工作为未来制备新型的无高聚物涂层的不锈钢智能医学生物材料提供了基础.

英文摘要:

Stainless steel (AISI 316L) is commonly used as a material in medical devices. Modification of the metal surface with bioactive molecules and/or nanoparticles to develop next-generation smart biomaterial, e.g., cardiovascular stents, has recently attracted great attention. The present work investigated adsorption of antibodies and enzymes on micro/nanoporous 316L stainless steel compared with that on smooth and gold-coated stainless steel surfaces. The experimental results showed that the micro/nanoporous stainless steel surface produced by electrochemical erosion can adsorb a large amount of proteins (antibodies or horse radish peroxidase (HRP)), with comparable or better results than the sputtered-gold surface. Washes with surfactants (e.g., 10% bull serum albumin (BSA) or 0.2% Tween 20 solution) did not remove the enzymes/antibodies. In contrast, pretreatment of the metal plates with 5% Tween 20 halved antibody adsorption but did not affect adsorption of HRP. The wettability of the porous metal surface coated with proteins depended on the protein species and amount of protein adsorbed. The protein-coated porous surface was hydrophilic (water contact angle〈50°), which should make it biocompatible. The proteins on the micro/nanoporous stainless steel surface retained their high biological activity; in particular, micro/nanoporous stainless steel stents modified with an anti-CD34 antibody using the present method can effectively and selectively capture KG-1 cells. Our work provides a basis for developing novel polymer-free, smart, economic biomaterials with stainless steel for biomedical applications.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781