两性离子聚合物的生物应用

两性离子聚合物具有亲水的阴、阳离子基团,能够高度水化从而具有独特的抗生物污染性能,即能够阻抗非特异性蛋白质的吸附、细菌黏附和生物膜的形成,这种特性使得此类材料在生物医学等相关领域得到越来越多的应用。本文概略介绍了现有两性离子聚合物的抗生物污染机理——空间排斥效应和水化理论。基于抗生物污染性质,两性离子聚合物可用于防污涂层、抗菌涂层、抗凝血材料、生物医学诊断、药物传输、基因传递载体、分离膜以及船体涂料中。本文综述了两性离子聚合物的应用进展,分析了当前研究中需要解决的问题以及发展趋势,并展望了其应用前景。     

两性离子聚合物的研究进展

两性离子聚合物是一类整体呈电中性,在同一单体侧链上同时含有阴、阳离子基团的高分子材料。因其水化能力强、生物相容性好等特点,在生物医药等领域得到了广泛研究和应用。本综述首先对两性离子聚合物的性质、分类、合成等方面进行了简单的概述;然后针对两性离子聚合物在防污涂层、蛋白质改性、药物递送、膜分离材料等4个方面的应用介绍其研究进展;最后对两性离子聚合物未来的发展进行了简单的评述和展望。     

两性离子聚合物的合成及应用

两性离子聚合物因独特的链结构,使其具有卓越的化学性能、良好的热稳定性与水化性能,尤其是具有"反聚电解质效应溶液行为"这一特点,近年来引起了广泛关注。因大多数两性离子聚合物链内引入了—OH,—COOH,—SO3H等亲水基团,使其具有抗蛋白质污染、抗细菌黏附及抗凝血等性能。迄今为止,人们已合成了很多新型的、功能化的两性离子聚合物并将其应用于石油工业、生物医用材料、药物合成和污水处理等各个领域。本文主要对两性离子聚合物的结构、性质、合成方法、应用、最新研究成果及发展前景等作了简单的概述和分析,并对它的合成方法和应用作了主要介绍,以期对两性离子聚合物的研究和发展有所借鉴。     

两性离子聚合物的抗蛋白质吸附机理及其应用

两性离子聚合物是一类同时带有阴、阳离子基团的聚合物。依据分子结构,它主要包括磷酰胆碱型、磺基甜菜碱型、羧基甜菜碱型以及混合型两性离子聚合物等。两性离子聚合物溶液性质可以通过调节溶液的pH值来实现近似阳离子或阴离子聚电解质。两性离子聚合物又具有特殊的“反聚电解质效应”。另外,两性离子聚合物还具有极强的亲水性、优良的热和化学稳定性、优异的生物相容性以及良好的抗污染性能等特性。本文着重介绍了两性离子聚合在抗蛋白质吸附机理的研究进展,同时针对近年来两性离子聚合物在抗污染材料、药物及基因的运输载体、物质检测与分离材料等领域的应用进行了简要的概述。并且,就两性离子聚合物在这几个应用领域的发展前景进行了展望。     

甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱类聚合物的生物应用

两性离子聚合物具有阴阳离子基团,能够高度水化,具有优异的生物相容性。甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱(SBMA)聚合物因其独特的两性离子链结构,具有抗蛋白质污染、抗细菌黏附及抗凝血等抗生物污染性能,这种特性使其在生物医学等相关领域得到越来越多的应用。本文介绍了其抗生物污染的水化理论,对甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱类聚合物的结构、性质、合成方法及表面构建方法等作了概述和分析,对其在人造器官材料、组织工程、生物分离、生物监测、温度敏感材料等方面的应用作了重点介绍,并分析了目前应用存在的问题和潜在的应用前景。     

两性离子聚合物在恶性肿瘤治疗中的应用

两性离子聚合物是一类同时具有酸性和碱性基团的聚合物,在特定p H环境以两性离子的形式存在.两性离子聚合物以水化性能强、抗细菌黏附能力显著、可电荷翻转及易化学修饰等优异性能引起了人们的广泛关注.本文主要根据两性离子聚合物的结构进行分类,并对其在恶性肿瘤的早期诊断和治疗领域的研究进行了分析和总结,展望了两性离子聚合物的发展前景.     

两性离子水凝胶的制备及生物医学应用

两性离子水凝胶是一类含有两性离子聚合物的凝胶材料,其分子结构中的阴阳离子基团能与水分子紧密结合,形成致密的水合层。这种静电诱导水合作用使得两性离子水凝胶具有极低的生物黏附性,能有效抵抗非特异性蛋白、细胞、细菌等的黏附,具有极低的免疫原性。这些特性使得两性离子水凝胶在生物医用领域有广阔的应用前景。本综述首先介绍了两性离子水凝胶的结构及性质,然后概述了其分类和制备方法,并进一步总结了其在组织工程、药物载体、创伤敷料、生物传感器、医疗器械水凝胶涂层等生物医学领域中的应用。最后展望了两性离子水凝胶未来的发展方向。     

“活性”/可控自由基聚合制备两性离子聚合物及其应用

两性离子聚合物是在高分子链段上包含丰富等量阴离子基团与阳离子基团的聚合物,因具备优异的亲水性、生物相容性等独特的性质,近年来在抗污染、生物医药等领域展示了极广阔的应用前景。按照其结构特征,可以大体被分为混合电荷型与甜菜碱型两性离子聚合物。目前两性离子聚合物的制备方法多种多样,从实际应用的角度出发,使用"活性"/可控自由基聚合制备两性离子聚合物具有独特的优势,如分子量可控、易于制备复杂结构聚合物等,这些特性拓宽了两性离子聚合物的应用领域。本文沿"单体直接聚合"和"聚合物后修饰"两条路径,介绍了使用"活性"/可控自由基聚合制备两性离子聚合物的优势及进展,同时从抗污染材料、生物医药材料、物质检测与分离等方面概述了两性离子聚合物的主要应用,并对其未来发展作出展望。     

溶菌酶蛋白在聚合物防污膜表面的吸附

采用分子动力学模拟方法比较了溶菌酶蛋白在两种典型聚合物防污材料聚乙二醇(PEG)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面的吸附行为,在微观上探讨了聚合物膜表面性质对蛋白质吸附的影响.根据蛋白质与聚合物膜之间的相互作用、能量变化及表面水化层分子的动力学行为,解释了PEG防污涂层相对于PDMS表面具有更佳防污效果的原因:(1)相比PDMS涂层,蛋白质与PEG涂层的结合能量较低,使其结合更加疏松;(2)蛋白质吸附到材料表面要克服表面水化层分子引起的能障,PEG表面与水分子之间结合紧密,结合水难于脱附,造成蛋白质在其表面的吸附需要克服更高的能量,不利于蛋白质的吸附.     

溶菌酶蛋白在聚合物防污膜表面的吸附

采用分子动力学模拟方法比较了溶菌酶蛋白在两种典型聚合物防污材料聚乙二醇(PEG)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面的吸附行为, 在微观上探讨了聚合物膜表面性质对蛋白质吸附的影响. 根据蛋白质与聚合物膜之间的相互作用、能量变化及表面水化层分子的动力学行为, 解释了PEG防污涂层相对于PDMS表面具有更佳防污效果的原因: (1) 相比PDMS涂层, 蛋白质与PEG涂层的结合能量较低, 使其结合更加疏松; (2) 蛋白质吸附到材料表面要克服表面水化层分子引起的能障, PEG表面与水分子之间结合紧密, 结合水难于脱附, 造成蛋白质在其表面的吸附需要克服更高的能量, 不利于蛋白质的吸附.     

水溶性聚合物改性水泥的研究 Ⅱ.水溶性聚合物对水泥水化过程的影响

从聚合物改性水泥的水化速率、水化热及水化生成物三方面讨论了聚合物对水泥水化的影响。水泥溶液ｐＨ 值和电导率及水泥凝结时间的研究结果表明,非离子聚合物聚丙烯酰胺、聚乙烯醇减慢水泥的初期水化,具有缓凝作用,而阴离子聚合物水解聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、磺化聚丙烯酰胺及磺化聚苯乙烯则加速水泥的初期水化,具有促凝作用;水化放热测量结果表明,掺加聚合物均滞缓水泥的后期水化;ＸＲＤ 分析表明,ＨＰＡＭ 抑制水泥中晶体的早期生长,有利于晶体后期形成。在水泥中掺加１ ％ ～２ ％ 的ＨＰＡＭ、ＰＡＡ、ＳＰＳ或ＰＶＡ,抗折强度和抗压强度均有明显提高。     

水溶性聚合物改性水泥的研究：Ⅱ.水溶性聚合物对水泥水化过程的 …

从聚合物改性水泥的水化速率，水化热及水化生成物三方面讨论了聚合物对水泥水化的影响。水泥溶液ｐＨ值和电导率及水泥凝结时间的研究结果表明，非离子聚合物聚丙烯酰胺，聚乙烯醇减慢水泥的初期水化，具有缓凝作用，而阴离子聚合物水解聚丙烯酰胺，聚丙烯酸，磺化聚丙烯酰胺及磺化聚苯乙烯则加速水泥的初期水化，具有促凝作用；     

生物医用纳米颗粒表面的两性离子化设计

生物医用纳米颗粒的表面设计对维持纳米颗粒稳定性和抑制蛋白质非特异性吸附从而实现体内长效循环等具有重要意义.具有细胞膜仿生结构的两性离子界面能通过离子静电作用形成高效水合层,不仅可有效增强纳米颗粒的稳定性和抗免疫清除能力,通过提高体内循环时间增强其"被动"靶向能力,而且当与环境响应性或生物活性分子复合后,还可有效实现纳米颗粒的"主动"靶向功能,因此"两性离子化"已经发展为纳米颗粒表面设计的新策略.本文主要概述了两性离子材料在生物医用纳米表面设计中的应用进展,包括小分子和聚合物两性离子对无机纳米颗粒的表面修饰、聚合物两性离子组装体用于抗肿瘤药物传递等,同时也介绍了混合电荷材料的一些特殊性质和应用.     

聚合物抗污涂层的研究进展

构筑聚合物抗污涂层表面是解决生物污损的有效策略. 聚合物具有耐酸碱性和易于功能化及表面修饰等优点, 聚合物抗污涂层在降低生物污损对材料的影响和减少经济损失中发挥着重要作用. 本文综合评述了聚合物抗污涂层的各种研究策略和研究进展, 介绍了相关新型聚合物抗污涂层的成果, 并展望了该领域面临的挑战.     

电沉积石墨烯防腐涂层的研究进展

石墨烯材料的二维平面结构以及优异的抗渗性使其在防腐领域备受关注,电沉积法可以实现石墨烯片层在涂层中的有序排列,增强涂层对外界腐蚀性电解质的阻隔。简单介绍了电沉积法制备石墨烯涂层的原理,详细综述了近年来以电沉积法制备金属基石墨烯复合涂层和导电聚合物基石墨烯复合涂层的研究进展,分析了石墨烯改善在不同基质涂层的原理。最后,展望了石墨烯、金属和导电聚合物三元复合材料在防腐涂层中的应用,并且对两种复合涂层的优缺点进行了简单的总结。     

聚合物涂层光稳定化研究进展

用于改造各种材料的表面性质并防止其光老化的聚合物涂层的光稳定化技术近年来已经成为高分子材料科学和光化学领域的又一研究热点。本文以紫外光固化聚合物涂层为重点综述了该研究领域的发展过程、理论研究特点和应用技术的生长点,并对聚合物涂层光稳定化技术的最新进展进行了评述,讨论了聚合物涂层光稳定化技术中新型光固化树脂,多功能单体、光引发剂和光稳定剂（包括紫外吸收剂和受阻胺类稳定剂）的特点及作用机理。     

溶菌酶蛋白与聚合物防污膜相互作用的分子动力学模拟

采用分子动力学方法研究了溶菌酶蛋白分子(Lysozyme)在2种典型聚合物防污材料(有机硅弹性体聚二甲基硅氧烷PDMS和两性离子类聚磺酸基甜菜碱甲基丙烯酸甲酯SBMA)表面的吸附行为,进一步从微观角度阐释了防污材料的防污机理.通过比较蛋白质与聚合物膜间的作用力和结合能,防污膜表面水化层的动力学性质,以及蛋白质与基底结合位点附近的结构分析表明SBMA有着更优异的防污能力:(1)蛋白质的吸附须要克服两者表面水化层引起的物理障碍和能量势垒,SBMA通过表面氢键、静电作用和笼效应束缚了一层紧密结合的水化层,表面结合水难于脱附,水化层分子的去溶剂化需要克服的能垒高.(2)蛋白质与PDMS的结合能量上更具优势,相比SBMA与蛋白质间的结合更加稳定,不利于蛋白质的脱附.     

聚氨基酸在材料科学及生物医药中的二级结构效应

聚氨基酸不仅具有优异的生物相容性和生物可降解性,其类似于蛋白质的二级结构(α-螺旋、β-折叠、无规卷曲)及二级结构的响应性转变赋予了聚氨基酸不同于常规聚合物的特殊功能,在材料及生物医药领域具有重要应用。本文简要概述了本课题组近年来围绕聚氨基酸二级结构在聚合物防污涂层、纳米颗粒-细胞膜相互作用以及蛋白质改性研究中的新进展,并对聚氨基酸二级结构未来的发展方向进行了简要的展望。     

结构可切换型聚合物刷的构建及表面性能

合成了结构可切换型甲基丙烯酸酯季铵盐(CBMA-1C2). 在聚丙烯(PP)片基表面光接枝构建CBMA-1C2聚合物刷, 其在碱性水溶液中可水解形成两性离子聚合物刷PCBMA. 用蛋白质吸附及血小板黏附实验评价改性表面亲/疏水性及表面电荷对生物分子与材料表面之间相互作用的影响. 结果发现, 与未改性PP片基相比, 聚合物PCBMA-1C2改性表面水解前后均具有优异的亲水性能, 由于聚合物PCBMA-1C2水解前后表面电荷不同, 对生物分子与改性PP表面的相互作用表现出明显差异. 亲水性好、 两性离子结构的聚合物PCBMA表面表现出对蛋白吸附和血小板黏附的良好抑制作用.     

聚合物涂层电极与电聚合反应

聚合物涂层电极已被认为是具有广阔应用前景的新材料。本文简单介绍了聚合物涂层电极的制备技术,电聚合反应以及聚合物涂层电极的功能和应用。