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LB膜技術(shù)在生物基材料改性中的應(yīng)用
來源：中國生物工程雜志 瀏覽 18 次 發(fā)布時間:2025-07-09
LB膜技術(shù)在生物基材料改性方面也發(fā)揮著重要作用，通過在生物基材料表面構(gòu)建LB膜，可以改善材料的表面性質(zhì)，如提高疏水性或親水性，從而影響材料的生物相容性和功能性。邱寧建立了一種利用LB膜技術(shù)制備膠原蛋白肽覆層生物材料的方法，解決了羥基磷灰石材料強度和韌性低的問題。首先，通過堿性蛋白酶和木瓜蛋白酶將膠原蛋白酶解為分子量在200~5 000 Da之間的膠原蛋白肽;然后，使用LB膜技術(shù)成功制備了膠原蛋白肽單分子層，并將其覆層到羥基磷灰石片上。通過原子力顯微鏡(atomic force microscope，AFM)對覆層材料進行表征，并對其理化性能進行分析;評估該覆層材料的生物性能，MC3T3-E1細胞培養(yǎng)結(jié)果顯示，膠原蛋白肽覆層材料能夠促進細胞增殖，顯示出良好的生物兼容性和生物活性，這為開發(fā)新型醫(yī)用生物覆層材料提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。
LB膜技術(shù)還被用來制備具有特殊功能的涂層，如抗菌涂層、藥物釋放涂層等，以滿足特定的應(yīng)用需求。此外，LB膜技術(shù)還可以用于開發(fā)藥物遞送系統(tǒng)，通過控制膜的孔隙率和表面特性，可以設(shè)計出能夠有效負載和釋放藥物的載體。Li等通過LB膜制備葉酸修飾的脂質(zhì)雙層，將其包覆在介孔二氧化硅納米顆粒(FA-LB-MSNs)，用于共同裝載紫杉醇(Ptx)和丹參酮IIA(TanIIA)，以治療急性早幼粒細胞白血病(acute promyelocytic leukemia，APL)。因介孔二氧化硅納米顆粒具有較大的比表面積和可調(diào)的孔隙結(jié)構(gòu)，適合裝載多種藥物，在介孔二氧化硅納米顆粒表面包覆一層脂質(zhì)雙層膜，通過LB膜技術(shù)控制脂質(zhì)雙層膜的孔隙率和表面特性，優(yōu)化藥物的釋放行為和生物相容性，開發(fā)了一種有效的藥物遞送系統(tǒng)，不僅提高了藥物的靶向能力和治療效果，還減少了對正常細胞的毒性。實驗結(jié)果證實了Ptx和TanIIA在治療APL時的協(xié)同治療效果，并證明了FA-LB-MSNs作為共載藥物的納米載體在主動靶向治療腫瘤方面的優(yōu)越性。該藥物遞送系統(tǒng)不僅提高了藥物的療效，而且減少了副作用，為治療APL提供了一種潛在的新策略。
在材料表面沉積LB膜，不僅可調(diào)節(jié)表面特性，還能用于研究細胞與材料表面的相互作用，如通過負載特定的生物分子影響細胞黏附、增殖和分化。Faria等利用可調(diào)性質(zhì)的LB膜技術(shù)在鈦合金表面上制備不同類型的磷酸鈣(calcium phosphate，CaP)涂層，考察其對骨礦化和成骨細胞生長能力的影響。所采用的磷脂包括二十六碳基磷脂酸(dihexadecyl phosphate，DHP)和十八碳基磷酸酯酸(octadecylphosphonic acid，OPA)，它們各自帶有負電荷的磷酸基團，但DHP具有兩個碳鏈，而OPA只有一個。研究結(jié)果表明，隨著Ca2+離子濃度的變化，這兩種磷脂介導(dǎo)下形成的CaP涂層表現(xiàn)出不同的表面形態(tài)、粗糙度和潤濕性。通過使用LB膜來調(diào)節(jié)CaP涂層，控制羥基磷灰石(hydroxyapatite，HAp)涂層的鈣離子含量和表面形態(tài)，使其生長具有可調(diào)納米結(jié)構(gòu)，并研究不同表面對骨細胞增殖和礦化的影響。結(jié)果表明，不同的表面組成和物理化學(xué)特性會對骨細胞行為產(chǎn)生不同的影響，體外培養(yǎng)的成骨細胞實驗顯示，這些不同結(jié)構(gòu)的涂層對細胞的生物活性有顯著影響。具體來說，OPA/HAp涂層在早期降低細胞活力，在第14天時促進細胞生長，而DHP/HAp涂層則在整個培養(yǎng)過程中持續(xù)提高細胞活力。未礦化的LB膜涂層對細胞的負面影響更大，提示了礦化過程對于促進細胞與材料間的相互作用的重要性。利用LB膜特定磷脂分子調(diào)控CaP晶體生長的策略來優(yōu)化植入物表面性能，以期增強骨整合并改善生物材料的生物相容性和功能性。Chen等在商業(yè)純鈦表面成功地沉積了肝素和膠原蛋白組成的多層膜，旨在提高鈦的血液兼容性。通過體外實驗評估了這種多層膜對血小板黏附與激活的影響以及其抗凝血性能，結(jié)果顯示相比于未處理的鈦，該多層膜顯著降低了血小板的黏附和激活，并延長了活化部分凝血活酶時間和凝血酶時間。考慮到膠原在促進細胞黏附和增殖方面的作用，該多層膜有望改善心血管植入物的體內(nèi)生物相容性和減少血栓形成的危險，為開發(fā)具有改進血液兼容性的心血管植入物提供了理論基礎(chǔ)和方法支持。
LB膜技術(shù)在生物基材料改性中的應(yīng)用廣泛且多樣，通過在生物基材料表面構(gòu)建結(jié)構(gòu)可控的涂層，顯著改善了材料的表面性質(zhì)。利用LB膜技術(shù)可以在生物基材料表面形成結(jié)構(gòu)可控的涂層，從而提高材料的疏水性或親水性;通過改變生物基材料表面的結(jié)構(gòu)與微環(huán)境，LB膜技術(shù)能夠使材料具備良好的血液相容性和細胞相容性，能夠確保材料在體內(nèi)使用時的安全性和有效性;通過控制膜的孔隙率和表面特性，LB膜技術(shù)可以在生物基材料表面制備具有特殊功能的涂層，形成用于抗菌、藥物釋放等多種新型材料。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，未來會有更多的生物基改性材料被開發(fā)出來，拓展LB膜技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用前景。