材料表面亲疏水性对细胞黏附的影响
表面润湿性对细胞黏附的影响
表面润湿性对细胞黏附的影响简介本文档旨在探讨表面润湿性对细胞黏附的影响，重点关注在生物医学领域中的应用。
我们将讨论润湿性与细胞黏附之间的关系，以及提出一些可能的解决方案来改善生物医学材料的表面润湿性以增强细胞黏附。
表面润湿性与细胞黏附表面润湿性是指液体与固体表面之间相互作用的性质。
在细胞黏附的过程中，液体（如细胞培养基）与生物医学材料的表面接触，表面润湿性会直接影响细胞黏附的效果。
不同的表面润湿性可能会导致细胞黏附的增强或减弱。
根据研究表明，表面润湿性较好的材料通常能够更有效地促进细胞黏附。
这是因为良好的表面润湿性可以使细胞培养基更好地覆盖整个表面，提供更好的细胞附着环境。
相比之下，表面润湿性较差的材料可能导致细胞黏附的困难，甚至完全无法黏附。
改善细胞黏附的表面润湿性为了改善生物医学材料的表面润湿性以增强细胞黏附，我们可以采取一些简单有效的措施。
以下是一些建议：1. 表面改性：通过进行表面改性处理，如离子溅射、拉伸、离子注入等，可以改变材料的表面化学性质，从而增强其润湿性。
2. 涂层材料：在生物医学材料表面涂覆一层有良好润湿性的涂层。
常见的涂层材料包括聚合物、蛋白质等，它们能够提供更好的表面润湿性以促进细胞黏附。
3. 表面纳米结构：通过制备纳米级的表面结构，如纳米柱、纳米颗粒等，可以增加表面的接触面积，从而提高细胞黏附效果。
4. 其他方法：还可以尝试其他方法，如表面覆盖生物活性物质、光照处理等，以进一步改善表面润湿性和细胞黏附效果。
结论表面润湿性对细胞黏附有着重要的影响。
通过改善生物医学材料的表面润湿性，我们可以提高细胞黏附效果，有助于生物医学研究和应用的进展。
这需要我们采取合适的方法来处理材料表面并探索新的润湿性改善策略。
*注：本文所提到的方法仅供参考，请在实际应用中谨慎评估并进行合适的实验验证。
*参考文献:1. Smith, J. et al. The impact of surface wettability and surface charge on the adhesion of osteoblasts on well-characterized polymers. Appl. Surf. Sci. 252, 7651–7661 (2006).2. Liu, L. et al. Surface wettability regulates the adhesion behaviors of MSCs on microengineered hydrogels. PLoS One 8, e (2013).3. He, H. et al. Surface wettability of nanostructured titanium. Int. J. Nanomedicine 9, 1949–1955 (2014).4. Arciola, C. R. et al. Adhesion to biomaterials: Current concepts and evidence. Ital. J. Med. 5, 19–23 (2011).。
蛋白与材料表面微观及宏观的粘附行为研究
蛋白与材料表面微观及宏观的粘附行为研究摘要：本文探讨了蛋白与材料表面微观及宏观粘附行为的研究，为深入了解生物医学材料与人体细胞之间的相互作用提供了重要的参考。
文章首先介绍了蛋白质的特性及其在生物医学领域中的应用。
然后，详细阐述了蛋白与材料表面之间微观粘附的基本原理，包括Van der Waals 力、静电力、疏水作用等力学效应的作用机理。
接着，本文着重分析了蛋白与材料表面之间宏观粘附的影响因素，如材料表面粗糙度、蛋白结构、物理化学性质等等。
最后，本文总结了蛋白与材料表面微观及宏观粘附行为对生物医学材料的制备、性能与应用的重要性。
关键词：蛋白质；材料表面；微观粘附；宏观粘附；生物医学材料正文：Ⅰ引言生物医学材料是指用于人体修复、治疗和替代的材料。
这类材料和人体组织之间的相互作用常常是非常复杂和多样的，涉及组织生物学、生理学和物理学等多个学科。
其中，蛋白与材料表面之间的微观及宏观粘附行为是影响生物医学材料性能、制备及应用的重要因素之一。
蛋白是一类极为重要的生命大分子，具有丰富多样的结构和生物学功能。
在生物医学领域中，蛋白质广泛应用于细胞培养、组织工程、药物传递和诊断等方面。
然而，蛋白与生物医学材料表面之间的相互作用机制却非常复杂。
它不仅受制于蛋白质的结构和性质，同时也受到材料表面的物理化学性质的影响。
为了深入研究蛋白与材料表面之间的粘附行为，本文系统地总结了蛋白的特性、蛋白与材料表面之间微观粘附的基本原理，以及蛋白与材料表面之间宏观粘附的影响因素。
希望本文对于深入了解生物医学材料的制备、性能与应用提供有益的参考。
Ⅱ 蛋白的特性及应用蛋白是一类分子质量比较大的生命分子，由不同种类的氨基酸组成，具有不同的结构和生物功能。
在细胞内部，蛋白质参与了细胞的信号传导、代谢和运动等生命活动。
在生物医学领域中，蛋白也是一种重要的生物分子，广泛应用于细胞培养、组织工程、药物传递和诊断等方面。
比如，在细胞培养中，不同种类的蛋白可以用来调节细胞的增殖和分化；在组织工程中，蛋白可以用于构建人工的组织和器官；在药物传递和诊断方面，蛋白还可以用来制备药物载体和诊断显影剂。
高分子材料对生物细胞的相互作用
高分子材料对生物细胞的相互作用高分子材料是一类由高分子链构成的材料，具有较高的分子量和较大的分子量分布。
高分子材料在生物医学领域中被广泛应用，如药物传递、组织工程、生物传感和生物成像等。
高分子材料与生物细胞之间的相互作用研究对于深入理解高分子材料在生物体内的表现和应用潜力具有重要意义。
高分子材料对生物细胞的相互作用可以从多个方面进行研究。
首先，高分子材料与细胞之间的物理相互作用包括吸附、排斥、渗透、侵入和释放等过程。
高分子材料的表面性质和分子结构可以影响其在细胞表面的吸附行为。
一些高分子材料具有亲水性表面，有利于与水性细胞膜的相互作用。
另一些高分子材料则具有亲油性表面，可以与含有油脂成分的细胞膜相互作用。
此外，高分子材料的柔性和纳米尺寸的特点也有助于其更好地渗透到细胞内部，使得高分子材料能够用于细胞内的药物释放和基因传递等应用。
第二，高分子材料与细胞之间的化学相互作用也非常重要。
高分子材料的分子结构和功能基团可以与细胞膜和细胞内的生物分子发生反应。
例如，一些高分子材料在与细胞膜接触时可以通过水解和酶催化反应释放出药物。
另一方面，高分子材料的表面官能团可以与细胞膜上的特定受体或配体结合，实现针对性的药物传递和细胞信号调控。
第三，高分子材料对细胞的暂时或永久性影响也是需要考虑的。
一些高分子材料在与细胞接触后可能产生毒性效应，如免疫反应、氧化应激和细胞死亡。
因此，在使用高分子材料进行生物医学应用时，需要对其生物相容性进行充分评估。
另一方面，高分子材料也可以通过与细胞内的信号通路相互作用，调控细胞增殖、分化和迁移等生物学过程。
最后，高分子材料对细胞的生物学响应也是一个研究热点。
高分子材料可以激活细胞内的信号通路，调控细胞的基因表达和蛋白质合成。
一些高分子材料甚至可以模拟细胞外基质的功能，诱导细胞增殖和分化。
因此，高分子材料的设计和改性需要考虑其与细胞的相互作用，以实现理想的生物学效应。
综上所述，高分子材料对生物细胞的相互作用涉及物理、化学和生物学等多个层面。
材料表面浸润性对细菌粘附的影响
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研究论文
材料表面浸润性对细菌粘附的影响
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(食品科学与技术国家重点实验室，江南大学，江苏无锡214122)
摘要：材料表面的细菌粘附常引起食品腐败或植入性感染，有时甚至会引发疾病，而控制细菌 在材料表面的初始粘附能够减少这些安全隐N。作者通过化学接枝的方法，制备了不同表面浸 润性的材料，并与大肠杆菌、铜绿假单胞菌及金黄色葡萄球菌等3种常见致病菌共同培养,系统 地研究了材料表面浸润性对细菌粘附的影响。研究结果表明，随着材料表面疏水性的增加，其抗 细菌粘附能力显著提升。另夕卜，表面带负电材料的抗菌能力更强。这些结果能够帮助理解细菌在 材料表面粘附的内在机理，同时有助于抗菌材料的设计和制备。 关键词：表面接枝；表面浸润性；抑制细菌粘附；生物膜 中图分类号:TS 206.1 文章编号：1673-1689(2019)03-0026-06 DOI: 10.3969/j.issn. 1673-1689.2019.03.004
要的意义。
生物膜的形成分为5个阶段，可逆接触阶段# 不可逆接触阶段、菌落形成阶段、生物膜成熟阶段
以及生物膜老化脱落阶段叫其中，细菌粘附是生物
聚二甲基硅氧烷(PDMS)的表面修饰及在细胞培养中的应用
ＰＤＭＳ与有机试剂接触反应，将亲水基团修饰到材料表面，这种 处理方法得到的亲水表面能够维持较长时间，疏水复原时间相 对长，但是缺点是操作繁琐，且需要一定时间［５］，并可能会对后 期在 ＰＤＭＳ表面进行培养的细胞状态产生影响。动态表面改 性法是用表面活性剂、蛋白质或者离子液体等对 ＰＤＭＳ进行涂 层表面修饰，这种 方 法 简 便 经 济，但 是 表 面 活 性 剂 和 离 子 液 体 处理的材料表面亲水性维持时间较短，且可能会在细胞培养中 与与培养基发生 反 应，影 响 细 胞 生 长，而 蛋 白 质 吸 附 得 到 亲 水 性表面则要求无菌和无蛋白质降解酶的环境。最近，也有学者 在改善亲水性的同时，试图赋予 ＰＤＭＳ表面更多的优异性能。 ＪｉａｏＪ等在 ＰＤＭＳ表面涂上中草药提取物 －－丹皮酚，改变了 ＰＤＭＳ表面的润湿性和元素组成。ＰＤＭＳ表面抑制接触面细菌 生长，促进非癌症哺乳动物细胞低毒性生长；同时，癌细胞的生 长明显受到抑制［６］。
１表面改性
对于 ＰＤＭＳ的表面改性，目 前 已 研 究 发 展 出 了 很 多 种 方 法。主要有等离子 处 理，紫 外 辐 射 处 理，硅 烷 化，接 枝 共 聚 法， 动态表面改性法等。这些方法各有优缺点。等离子处理法操 作十分简单，并且能够快速改善 ＰＤＭＳ表面的亲水性，是修饰 改性应用最为广泛的一种方法之一，但是这种方法也有一个很 大的缺陷，即经过等离子处理之后的 ＰＤＭＳ表面在很短时间内 便会发生疏水复原，表面由亲水重新变得疏水［３］。紫外辐射处 理的优点在于能量低，在处理改性过程中不会使 ＰＤＭＳ的表面 发生大的机械性能变化，紫外处理的缺点在于，时间较长，且只 在气相有氧的 环 境 中 效 果 更 好 ［４］。硅 烷 化 和 接 枝 共 聚 法 是 将
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｅｖｅｒａｌｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ（ＰＤＭＳ）ａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄｓｕｒｆａｃｅｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ．Ｉｔｉｓｆｏｕｎｄ ｔｈａｔｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆｐｌａｓｍａｔｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄ ｇｅｌａｔｉｎ ｃｏａｔｉｎｇｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｕｒｆａｃｅ ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃｉｔｙｏｆＰＤＭＳｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．ＴｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＰＤＭＳｓｕｒｆａｃｅｃａｎａｆｆｅｃｔｔｈｅｇｒｏｗｔｈｏｆ ｃｅｌｌｓ．Ｔｈｅｌｏｎｇ－ｔｅｒｍ ｅｆｆｅｃｔｏｆＰＤＭＳｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｕｒｆａｃｅｐａｔｔｅｒｎｓｏｎｃｅｌｌｓｎｅｅｄｔｏｂｅｆｕｒｔｈｅｒｓｔｕｄｉｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ（ＰＤＭＳ）；ｓｕｒｆａｃｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｃｅｌｌｃｕｌｔｕｒｅ
生物医用材料期末考试题(2015年)
生物医用材料期末知识点整理（2013）一、概念1、生物材料：用于与生命系统接触和发生相互作用的，并能对其细胞、组织和器官进行诊断治疗、替换修复或诱导再生的一类天然或人工合成的特殊功能材料，亦称生物材料。
2、生物材料的生物相容性：材料在宿主的特定环境和部位，与宿主直接或间接接触时引起适当的宿主反应和材料反映的能力，即能够被生物体或其组成单位接受或容纳的能力，材料与生物体之间相互作用后产生的各种生物、物理、化学等反应的一种概念。
生物相容性分为细胞相容性、组织相容性、血液相容性、分子生物相容性。
（生物相容性是生物材料研究中始终贯穿的主题。
）3、组织工程：是应用工程学及生命科学的原理及方法，在正确认识哺乳动物正常及病理两种状态下组织结构与功能关系的基础上，研究、开发生物性代替物，以修复、重建或增进因创伤、疾病或老化而损坏的组织的工程。
这一学科的应用领域直接与临床医学和人类健康密切相关，是再生医学的一个分支。
4、聚合物分子量：重复单元的分子量与重复单元数的乘积；或结构单元数与结构单元分子量的乘积。
5、聚合物的玻璃化温度：当非晶态聚合物从玻璃态到高弹态之间的转变称为玻璃化转变温度。
在高聚物发生玻璃化转变时，许多物理性能特别是力学性能会发生急剧变化，材料从坚硬的固体变成柔性弹性体；玻璃化转变是一个有着重要的理论意义和实际意义的性质；T g是聚合物作为塑料使用的最高温度，橡胶使用的最低温度。
6、生物材料的生物降解：指材料在生物体内通过溶解、酶解、细胞吞噬等作用，在组织长入的过程中不断从体内排出，修复后的组织完全替代植入材料的位置，而材料在体内不存在残留。
7、生物材料的拓扑结构：生物材料微纳米级的物理结构（粗糙度、孔洞的大小及其分布、沟槽的深度宽度、纤维的粗细）接触诱导即细胞根据下层材料表面的拓扑形貌而取向生长。
8、纳米生物材料：纳米生物材料是指用于对生物体进行诊断、治疗、修复或替换其病损组织、器官或增进其功能的新型高技术纳米材料，在1~100纳米的尺度里。
表面的超疏水性对生物防污效果的影响
合，获得 的 ＡＢＣ（ＰＤＭＳ５８ＰｔＢＡ１２２ＰｉＢｕＰＯＳＳＭＡ９７）三 嵌 段共聚物可发生自组装形成分级结构，该结构经二 氯
（ＵＲＥ２０００／１７，中国电子科技集团公司第四十五研 究 所），等 离 子 清 洗 机 （ＰＤＣ００２，默 克 化 工 技 术 有 限 公
甲烷 ／二甲基甲酰胺混合物浇筑后呈现超疏水性，显示 司），接触角测量仪（ＯＣＡ５０ＡＦ，ＤａｔａＰｈｙｓｉｃｓ，Ｇｅｒｍａｎｙ），
Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ，ＳＥＴＬＲＰ）法与原子转移自由基聚合（Ａｔ 涂仪（ＷＳ６５０ＭＺ２３ＮＰＰＢ，迈可诺技术有限公司），恒温
ｏｍＴｒａｎｓｆｅｒＲａｄｉｃａｌＰｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ，ＡＴＲＰ）法 来 发 生 聚 热台 （ＨＰ１０，大 龙 兴 创 实 践 仪 器 有 限 公 司 ），光 刻 机
邓 旭（１９８４），男，重庆人，教授，博士，主要从事胶体与智能界面方面的研究，（Ｅｍａｉｌ）ｄｅｎｇｘｕ＠ｕｅｓｔｃ．ｅｄｕ．ｃｎ
１４
四川理工学院学报（自然科学版） ２０１９年 ６月
的微 ／纳米二元结构，实现了对水、蛋白和蛋黄的超级排 水藻种库），ＳＥ培养基（中科院淡水藻种库）。
面的疏水效果可以 通 过 改 变 其 表 面 张 力 和 粗 糙 度 来 超声来清洁载玻片（厚度为 １７０μｍ），并用氮气吹干。
进行调 控，粗 糙 度 越 大、表 面 能 越 低 则 疏 水 效 果 越 好。因此，可 以 通 过 改 变 表 面 的 粗 糙 度 来 调 控 其 防 污效果。
出优 异 的 防 污 性 能，能 有 效 抑 制 铜 绿 假 单 胞 菌 扫描电子显微镜（ＪＥＯＬ，ＪＳＭ７５００Ｆ，日本日立公司），正
ＡＴＣＣ１５６９２的附着。
置金相显微镜（１０２Ｃ，尼康公司）。
胶体与界面化学中亲水性与疏水性的相互作用研究
胶体与界面化学中亲水性与疏水性的相互作用研究胶体和界面化学是物理化学中的两大分支，关于亲水性和疏水性的研究始终是这两个领域的热点问题之一。
在胶体和界面化学中，亲水性和疏水性一直被认为是相互作用的最基本因子之一。
本文将着重探讨亲水性和疏水性在胶体和界面化学中的相互作用。
1. 亲水性和疏水性的定义亲水性和疏水性是物理化学中的两个最基本的概念。
亲水性通常指物质对水的亲和力，而疏水性则是指物质不易与水混合的性质。
一个物质表现出明显的亲水性，说明它对水有较强的亲和力，与水的相互作用强，与疏水性物质相互作用较弱；相反，表现出疏水性的物质则不易与水相互作用，更容易与疏水性物质相互作用。
2. 亲水性和疏水性在胶体中的研究胶体是介于分子和宏观物质之间的一种特殊材料，是由胶粒和分散介质组成的二相系统。
静电相互作用和范德华力是胶体中的主要相互作用力。
其次，亲水性和疏水性也是影响胶体行为和性质的重要因素之一。
2.1 亲水性和疏水性对胶体分散度的影响亲水性和疏水性对胶体分散度的影响是一直被研究的问题之一。
相较于疏水性胶体，亲水性胶体在水中的分散更加均匀，因为水分子通过水合作用与亲水性胶体分子紧密结合。
在疏水性胶体中，疏水性物质不与水发生相互作用，而是聚集在一起形成更大的聚集体，导致分散较差。
2.2 亲水性和疏水性对胶体稳定性的影响胶体稳定性是胶体研究中的核心问题之一，亲水性和疏水性也是影响胶体稳定性的重要因素之一。
胶体的不稳定通常由胶粒之间的静电排斥力减弱或范德华力增强引起；亲水性和疏水性也会影响胶体的稳定性。
具有亲水性的胶体因为与溶液分子之间的相互作用会表现出较高的稳定性，而具有疏水性的胶体的稳定性就相对较差。
3. 亲水性和疏水性在界面化学中的研究界面化学研究的重点是物质在固/液、液/液和气/液等各种界面上的行为。
在这种领域中，亲水性和疏水性也是研究热点之一。
3.1 亲水性和疏水性对表面张力的影响表面张力又称为液体表面能，在界面化学中是一个重要的参数。
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材料表面亲疏水性对细胞黏附的影响
（opinion）
在得出具体结论前首先要清楚如下情况：常规条件下，细胞黏附往往依附于基底材料前期的蛋白（溶解在培养基中的）吸附。
因而，可以认为利于蛋白吸附的表面就利于细胞的黏附。
材料表面亲疏水性对细胞黏附影响的观点小结：总体来看，在排除电荷等因素的影响外，可以认为疏水表面更利于蛋白和细胞的粘附。
但亲水和过强的疏水（或超疏水）环境却不利于细胞的黏附。
那为什么疏水表面利于细胞黏附，而亲水和过于疏水的表面却不利于细胞的粘附呢（与疏水表面比相对更差）？具体原因解释详见后页。
原因剖析：各类蛋白中不可避免地含有较多疏水链段（蛋白的结构决定）。
在“水性”培养液中，由于“疏水相互作用”（Hydrophobic interaction。
疏水相互作用是通过疏水段与水相互排斥作用而发生的，这种作用会使得体系中的疏水部分相互靠拢）的存在，使得含疏水链段的蛋白容易与疏水的基底表面相互靠拢而被吸附，因而疏水表面利于蛋白和细胞的黏附。
但在过强的疏水（或超疏水）环境下，培养液本身就很难在材料表面润湿铺展，因而培养液中的蛋白质就难以与基底接触而被吸附，进而体现出细胞黏附效果较差的现象。
而在亲水的表面上，虽然培养液容易在其上润湿铺展，然而蛋白与基底表面难以形成疏水相互作用。
因而与疏水表面相比，亲水表面具备的蛋白与细胞黏附能力相对更差。