Химия привитых поверхностных соединений - Лисичкин Г.В.
ISBN 5-9221-0342-3
Скачать (прямая ссылка):
500
Применение поверхностно-модифицированных материалов
Поверхности, содержащие полисахаридные группы, также весьма успешно противостоят биоадгезии и росту тканей, например, покрытия на основе гепарина в настоящее время применяют для покрытия внутриглазных линз. Однако литературные данные по адсорбции биополимеров на полисахаридных поверхностях противоречивы. В работах [538, 539, 542, 547] сообщалось о существенном снижении адсорбции на полисахаридных поверхностях, тогда как в работе [540] было показано, что полисахариды способствуют адгезии морских микроорганизмов. В работах [541, 546] на примере иммобилизованных карбометоксиметилированных декстранов было показано, что адсорбционные свойства определяются способом закрепления молекул и слабо зависят от наличия ионогенных групп (степени замещенности карбоксиметильными группами) и молекулярной массы декстрана. Более свободное закрепление цепей полидекстрана к поверхности (меньшее число точек привики) приводит к поверхностям с меньшей неспецифической адсорбцией белков. Интересно отметить, что свойствами биоинертности обладают не только высокомолекулярные, но и низкомолекулярные углеводы. Как было показано в работе [543], прекрасными биоинертными свойствами обладают закрепленные на золоте плотные монослои тиолов, содержащие маннозные концевые группы.
В работе [572] исследовали адгезию нормальных и раковых клеток к поверхностям, полученным прививкой производных алгиновой кислоты к полистиролу. Одна группа образцов содержала привитую алгиновую кислоту (Alg), а вторая группа образцов (AlgPla) была получена обработкой Alg в мягких условиях в радиочастотной плазме. Подобная обработка в плазме лишь незначительно изменяет структуру и состав поверхности (РФЭС), однако принципиально изменяет сродство к клеткам: а именно, клетки не адсорбируются на образцах Alg и достаточно интенсивно адсорбируются на AlgPla. Примечательно, что Alg и AlgPla в равной степени гидрофильны, т. е. обладают сходными углами смачивания воды, а также сходными зависимостями сила-расстояние, полученными методом ACM и характеризующими наличие «диффузного» слоя воды на их поверхности. Полученные результаты, по мнению [572], свидетельствуют о важности «тонких конформацион-ных и структурных эффектов» для биоадсорбционных свойств поверхностей.
Наличие гидрофобных или заряженных групп на поверхности, как правило, приводит к росту неспецифической адсорбции белков. Адсорбция человеческого иммуноглобулина G (hlgG) и бычьего альбумина (БСА) исследовалась на монослоях тиолов на золоте с различными концевыми группами [544]. Адсорбция hlgG уменьшалась в ряду функциональных групп: СНз > СеН^ОН > СОО~ >
> NH2 > ОН > (СН2СН20)п. Для БСА был получен следующий ряд: CeHgOH >
> СН3 > COO- > NH2 > ОН > (СНгСНгО),,. Неспецифическая адсорбция белков на ПЭГ-монослое составляла ~0,5 нг/см2, что приблизительно в 1000 раз меньше, чем на гидрофобной поверхности (СНз). На рис. 8.29 приведены зависимости неспецифической адсорбции для ряда белков, полученные для смешанных гидрофильно-гидрофобных монослоев, содержащих алкильные и ПЭГ-группы. Как видно, адсорбция резко увеличивается для поверхностей с долей СНз-групп более ~60%.
Хотя во многих исследованиях отмечалось, что наличие гидрофобных групп на поверхности приводит к росту неспецифической адсорбции [561], однозначной корреляции между адсорбционными свойствами и величиной поверхностной энергии, оцениваемой по данным смачивания, не наблюдается. В работе [550] исследовали адсорбцию фибриногена и адгезию тромбоцитов для монослоев различных алкилтрихлорсиланов, закрепленных на полидиметилсилоксане (ПДМС), который пред-
8.6]
Химия поверхности и биоматериалы:
501
варительно был окислен в плазме до образования тонкой пленки оксида кремния. Контактные углы смачивания воды на исследованных поверхностях и результаты по адсорбции приведены в табл. 8.10.
Как видно, наименьшей тромбогенно-стыо (наибольшей гемосовместимостыо) обладает исходный немодифицирован-ный полидиметилсилоксан — материал с ярко выраженными гидрофобными свойствами. Напротив, гидрофильные поверхности, содержащие карбоксильные и сульфогруппы, проявляют наибольшую тромбогенность. Высокая активность ионизованных поверхностей, вероятно, объясняется наличием отрицательного заряда, обусловленного диссоциацией кислотных групп при pH крови (~7,4). Поверхности, содержащие алкильные, фторалкильные и олигоэтилен-гликольные группы, имеют промежуточные тромбогенные свойства. По мнению авторов [550], низкая адсорбция белков на поверхности ПДМС связана с относительно высокой подвижностью молекул поверхности. В пользу данной гипотезы говорит и уменьшение адсорбции фибриногена с уменьшением длины алкильной цепи в монослоях алкилсиланов [551]. Влияние длины привитой алкильной цепи на адгезию и поведение клеток на поверхности также было отмечено в работе [570], в которой
Таблица 8.10
Тромбогенные свойства монослоев функционализованных трихлорсиланов
Поверхность Угол смачи- вания воды, град Адсорбция фибриногена (мкг/см2) после 20 мин контакта образца с кровью Число клеток (тромбоцитов) на площади 1000 мкм2 после 20 мин контакта образца с кровью
