pH值梯度法制备聚多巴胺涂层材料

感谢Rizhi Wang教授和丁传凡教授在课题研究过程中给予的指导和帮助！ 感谢复旦大学化学系“拔尖人才培养计划”对本课题研究工作的支持！
谢谢大家！
多巴胺的化学聚合条件： 氧化剂（O2）、碱性条件
pH值梯度法
传统浸涂法：把基底材料浸入到pH值为8.5的含有多巴胺单体的涂膜液中，取出后使得附 着其上的薄层溶液蒸发，单体发生交联在基底材料表面形成涂层。 存在问题：原料消耗量大、涂层均匀性差、体系不稳定等缺点 。
pH梯度法
氨扩散法
电解水法
多巴胺聚合速率与pH值正相关
Time 0min ห้องสมุดไป่ตู้H 9.0
1min 10min 30min 60min 90min 120min 24h
8.5
8.0
7.5
7.0 6.5
氨扩散法优于传统浸涂法
浸涂法
氨扩散法
氨扩散法 刮痕
OM
形貌更加均匀 结合强度更强
SEM
氨扩散法优于传统浸涂法
浸涂法
氨扩散法
HA和PDA间的协同作用使更多PDA以涂层的形 式附着在玻璃板上，而PDA的黏附作用也会提 高HA在涂层中的稳定性。
pH值梯度法制备聚多巴胺涂层材料
李佳育 黄恺翔 导师：Rizhi Wang Department of Materials Engineering, University of British Columbia
研究背景——骨科植入体材料存在的问题
植入材料的生物活性： 在体内环境中可以发生一系列离子交 换和溶解-沉淀反应，经生物矿化作 用形成一层与天然骨类似的羟基磷灰 石（HA），从而吸附多糖、胶原等 细胞外基质，并与宿主骨组织发生骨 性结合，促进新骨的形成和生长。
glass
Silicon wafer
CellBIND 最为均匀致密， Polystyrene 钙磷比1.3:1，
与人骨最接近， 结合强度最高。
SEM CellBIND Polystyrene
电解水法
KCl Anode: Pt
Cathode: Ti
NaNO3
Tris+DA+NaNO3(+ACS)
传统的用电化学方法制备PDA涂 层是通过电化学氧化，涂层在阳 极形成。
面临的主要问题：羟基磷灰石层与基底材料结合强度不高，造成植入体晚期松动。
研究背景——多巴胺的黏附性
2007《Science》首次报道：
结构类似的多巴胺经过聚合
同样可以很好地黏附在各类 有机和无机材料的表面 。
左旋多巴
生物相容性好
基团丰富，易修饰（共价键、 配位键）
研究思路
用聚多巴胺（PDA）涂层来修饰植 入体材料，从而增强基底材料和羟 基磷灰石层的结合强度，并调控生 物矿化过程，以期提升骨骼植入材 料的性能。
此方法可以使多巴胺涂层在阴极 形成，因此可以通过一步反应在 电极上制得HA+PDA复合涂层。
材料的具体细节表征工作仍在进 行中。
结论
1、多巴胺聚合速率与pH值和多巴胺单体浓度正相关； 2、与传统的浸涂法相比，通过pH梯度法合成得到的涂层更加致密均匀， 几乎没有附着的杂质； 3、在聚多巴胺的存在下，羟基磷灰石与基底的结合强度有了显著提高， 羟基磷灰石能使得更多的多巴胺进入涂层中； 4、在CellBIND聚苯乙烯材料表面上得到的涂层的均匀性最佳，可以进行 下一步体外细胞测试。