表面生物亲和性聚酯薄膜制备及生物培养研究

The polyethylene terephthalate (PET) films are restricted in the biocompatible materials because of its inert surface. Two kinds of functional β-cyclodextrin monomers had been designed and synthesized. The copolymer of β-cyclodextrin and styrene will be grafted by surface initiated atom transfer radical polymerization (SI-ATRP) from the surface of PET films. The amphiphilicity and biocompatibility will be introduced onto the modified PET films by grafting β-cyclodextrin copolymer because grafted β-cyclodextrin copolymer possesses the particular structures and hydroxyl and carboxyl groups. A series of biocompatible PET films will be prepared by adjusting the content of functional β-cyclodextrin in the grafted copolymer. The animal cells and microorganisms will be cultured and adsorped on the surface of PET film and modified PET films. The biocompatibility and recycle of modified PET films will be studied by comparing the propagation, physical and chemical parameters of cultured cells and adhesion of microorganisms on the surface of modified PET films. Furthermore, the influence of grafting β-cyclodextrin copolymer layer and cross-linking degrees on biocompatibility of PET films will be studied. The proper biocompatible PET films for culturing cells and resistance microorganisms will be selected.

聚酯（聚对苯二甲酸乙二醇酯）薄膜由于表面惰性限制了其在生物亲和性领域的应用。本研究利用分子设计分别合成二种功能化β-环糊精单体，采用表面引发原子转移自由基聚合方法，在聚酯薄膜表面分别接枝功能化β-环糊精与苯乙烯等单体的共聚物。由于功能化β-环糊精特有的结构和含有羟基和羧基等功能基团，所以接枝的共聚物具有两亲性和生物亲和性，从而赋予聚酯薄膜表面新的性能。调节功能化β-环糊精单体比例以获得系列具有表面生物亲和性的聚酯薄膜。在修饰后的聚酯薄膜表面进行细胞培养和微生物黏附性研究，对比考察细胞生长情况、理化参数及微生物的黏附性，确立修饰聚酯薄膜的生物亲和性及其循环再利用情况。研究接枝聚合物层厚度、交联密度等条件对基体材料表面生物亲和性的影响，筛选出适合于细胞培养且抗微生物黏附性的生物亲和性聚酯薄膜。

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，具有优良的理化性能，是生物医用材料尤其是植入体材料的良好选择。随材料科学与技术迅猛发展，人们对PET材料的表面性能提出了更高要求，需对其进行表面功能化改性以提高其生物亲和性，拓展其应用范围。本项目首先研究了PET表面引发原子转移自由基聚合动力学，研究接枝改性后PET表面组成（包括交联）、结构和性能。具体接枝β-环糊精(β-CD)衍生物与苯乙烯(St)的共聚物、聚丙烯酰胺(PAAM)、聚甲基丙烯酸羟乙酯(PHEMA)、聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)均聚物、接枝聚丙烯酰胺嵌段聚苯乙烯(PAAM-b-PS)嵌段聚合物、接枝聚乙二醇单甲醚(mPEG)衍生物等，并考察各种聚合条件的接枝改性情况。.通过X-射线光电子能谱和FTIR-ATR等表征改性前后PET薄膜的表面结构和组成，结果表明PET薄膜表面成功接枝聚合物层；此外GPC、接枝率、接触角数据均表明：所采用的表面引发原子转移自由基聚合具有一定的“活性”/可控特征；随着聚合时间的增长，接枝量增大，接枝的环糊精共聚物PET表面具有两亲性，5 s与5 min后的水接触角变化幅度最大达到了14.5°；生物显微镜及扫描电子显微镜（SEM）显示功能化PET表面已被致密的目标聚合物层均匀覆盖；通过大肠杆菌（Escherichia coli，E.coli）、金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus，S.aureus）及枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis，B.subtilis）粘附实验检验接枝聚合物改性前后PET薄膜表面细菌的粘附性状况，实验数据表明：PET表面的组成结构和性能对细菌的粘附有很大的影响，接枝PAAM聚合物改性后三种细菌粘附量较改性前分别减小了84.9 %，66.7 %，97.5 %，表现出了良好的耐细菌粘附性能；以牛胎儿成纤维细胞以及其他几种癌细胞为供试细胞进行了细胞培养实验，结果发现：经接枝改性的PET薄膜比未改性的PET薄膜更适合细胞增殖，生长，即接枝功能性聚合物层改性后的PET薄膜表面具有良好的生物亲和性。.项目研究为制备适宜于微生物培养、细胞培养等所需材料提供思路和研究数据；为制备生物亲和性材料提高帮助。