生物医用材料表面光引发活性接枝聚合研究新进展

表面接枝聚合改性已经成为提升生物医用材料性能的最重要方法之一.参比其他活性接枝聚合方法,光引发活性接枝聚合因其独特的优势已被越来越广泛地应用于生物医用材料表面改性.根据光引发剂的类型,目前应用最多的光引发活性接枝聚合的引发体系主要有3种:光引发-转移-终止剂介导的聚合引发体系、二苯甲酮及其衍生物引发体系、硫杂蒽酮类引发体系.本文首先简要介绍了上述3种光引发活性接枝聚合体系的发展历程、接枝机理以及特点.同时结合本课题组相关研究工作,重点论述了光引发接枝聚合技术在3个不同生物医用领域的主要应用:(1)抗菌表面,利用光活性接枝的特点构建层状功能高分子刷,实现表面抗菌功能的阶段性需求.(2)免疫检测表面,使用光活性接枝方法构建层状功能高分子刷,解决检测灵敏度低以及蛋白干扰问题.(3)生物活性分子表面固定,利用可见光活性接枝聚合体系,实现酶在表面的固定化使用以及细胞表面修饰以提高细胞稳定性.最后展望了生物医用材料表面光引发活性接枝聚合研究的发展趋势.     

低并发症医用涂层构建策略研究进展

医用材料的功能性主要通过医用材料表面与生物环境接触而表现出来,需要对医用材料表面进行功能化改性,否则在植入/介入过程中会吸附侵入的细菌引发感染或产生凝血引发血栓等并发症,导致器械服役时间缩短及应用失败。基于上述问题在材料表面调控结构组成、构建功能表面、实现低并发症和生物相容性一直是该领域亟需解决的重要科学问题。目前低并发症医用涂层构建方法主要有表面化学接枝改性、单分子层自组装、层层自组装、多巴胺涂层等,结合本课题组近年来在低并发症医用高分子材料及医疗器械的医用涂层研究成果,简单介绍了国内外医用涂层表面构建的研究进展。     

生物医用高分子纤维材料

综述了医用的高分子纤维材料及其改性的方法。医用高分子纤维材料包括天然高分子及合成高分子两大类。其中包括不可降解的及可降解的高分子纤维材料。利用聚合物共混、交联、纤维表面改性,如等离子体处理、纤维表面化学反应及聚合物的表面接枝等物理化学方法可对医用纤维进行改性,改善纤维的力学性能、生物相容性,并使之具有细胞粘附性,利于组织的生长。     

聚合物刷与生物分子相互作用的研究进展

聚合物刷是由一端紧密接枝在一个曲面或平面的聚合物链组成的大分子结构。近年来,随着聚合物制备方法和表面修饰技术的不断发展,聚合物刷的应用范围也在不断拓宽,相关研究已成为功能高分子材料领域的热点之一。具有特殊结构和功能的聚合物刷在生物分子固定、蛋白质分离、酶催化、药物控释等方面具有广阔的应用前景。本文综述了聚合物刷与生物分子相互作用及应用的最新研究进展,并展望了今后的发展方向。     

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N-异丙基丙烯酰胺接枝聚苯乙烯高分子刷的构象

当长链高分子高密度接枝到一个表面上时,由于分子链间的相互作用使得接枝的高分子链扩张而形成伸直链的构象,这种形态被称为高分子刷.     

选择性催化混合单体制备多组分聚酯的研究进展

以聚乳酸和聚碳酸酯等为代表的生物可降解高分子材料已被应用于包装材料和生物医用等领域.然而受链段结构的影响,这类均聚物材料在实际应用中受到了一定限制.将不同性质聚合物链段通过共价键连接形成的嵌段共聚物具有组分均匀、性能可控等优点,是优化材料性能的一种方法.本文概述了环酯、环氧化物和CO₂(或环状酸酐)的多元共聚反应合成嵌段聚酯的研究进展.首先介绍了多元共聚反应中链增长机理和判断嵌段共聚物结构的表征方法,进一步讨论了催化体系-聚合物结构的关系和聚合物材料的性能表征.     

金属-超分子聚合物的合成,结构与应用

金属-起分子聚合物(超分子配位聚合物)是重复单元经配价键相互作用连接在一起的阵列,可由有机高分子配体和金属离子自组装形成具有多样化的几何形状和拓扑结构：线性主链均聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物、交联聚合物、金属树枝体、栅格阵列和拓扑结构,并可对无机和金属纳米粒子进行表面修饰。金属-超分子聚合物可在光电子信息、催化、生物医用、分子器件、纳米技术等领域广泛应用。综述了金属-超分子聚合物的合成与机理、结构、性能和应用。     

CMC系列高分子表面活性剂的胶束形态

高分子表面活性剂分子量高 ,分子中兼具亲水和疏水链段 ,在选择性溶剂水中同小分子表面活性剂一样 ,可形成疏水链段为核心、亲水链段为外壳的胶束结构 ,但高分子量又使其表现出许多不同于低分子表面活性剂的形态特征 ,如胶束的多种形态、尺寸分布多分散性等等 ,而这些形态特征对高分子表面活性剂的界面活性、增粘、乳化等性能有决定性的影响．结构规整的嵌段或接枝共聚物在选择性溶剂中的分子聚集形态已有研究 ［１,２］,亲水亲油性的高分子表面活性剂在水溶液中由于结构复杂、水溶液中氢键作用及静电作用力等因素造成的困难 ,因而研究较少…     

聚氨酯/蒙脱土纳米复合材料的制备与性能研究

纳米复合材料由于其纳米尺寸效应 ,表面效应以及纳米粒子与基体界面间强的相互作用 ,具有优于相同组分常规复合材料的力学 ,热学等性能 ,引起了人们的广泛关注 .用纳米材料改性聚合物 ,制备纳米复合材料是获得高性能高分子复合材料的重要方法 ,采用较多的是插层复合法 ,可分为两类 ,一是单体预先插层于层状结构填料的晶片层间 ,然后聚合 ;二是聚合物溶液或熔体直接插层于层状结构填料的晶片层间 .聚氨酯 (PU)是由多异氰酸酯与多元醇通过加聚反应而形成的高聚物 ,其重复结构单元是氨基甲酸酯链段( R2 OCONHR1NHCOO) .PU弹性体具有耐磨…     

易衍生化温敏高分子刷的制备及其温敏行为研究

温敏材料由于优异的性能和潜在的应用价值而具有良好的发展前景.利用超分子自组装单层(SAM)与表面引发聚合(SIP)技术将2-(2-甲氧乙氧基)甲基丙烯酸乙酯(MEO2MA)与聚乙二醇甲基丙烯酸酯(OEGMA526)的共聚物poly(MEO2MAco-OEGMA526)接枝于金表面,探索了不同引发剂溶液浓度(χIsol)、单体OEGMA526摩尔浓度(C526)与干态膜厚度(d)对该高分子刷性质的影响.应用石英晶体微天平(QCM)对其温敏行为进行研究,结果表明:在χIsol=1%与C526=5%条件下制备的高分子刷,最低临界溶解温度(LCST)为34℃;其LCST由OEGMA526的单体摩尔浓度决定,不受膜厚的影响.该高分子刷在接枝生物素后其与链霉亲和素的结合实验证明,高分子刷末端的羟基为其官能团化提供了契机.该易衍生化温敏高分子刷为发展新型温敏材料提供了研究基础.     

表面接枝聚合物刷与仿生水润滑研究进展

动物关节的超低摩擦系数和长耐磨寿命主要归功于关节软骨表层以及关节滑液中呈“刷”型结构的生物大分子.人工仿制的表而接枝聚合物刷可以对关节润滑进行功能模拟,本文简要综述了近年来表面接枝聚合物刷的水润滑研究进展.重点讨论了不同类型聚合物刷(天然生物大分子、聚电解质刷、两性离子聚合物刷和中性聚合物刷等)的水润滑机理,最后讨论了目前仿生水润滑研究存在的问题以及未来的发展趋势及应用前景.     

规整纳米结构的精确构筑:接枝共聚物的合成进展

众多结构新颖的聚合物中,接枝共聚物具有独特的高密度刷状结构,能够很好地包容具有不同功能的侧链结构,在表面活性剂、抗污表面、生物医学、纳米技术和超分子科学等领域具有广泛的应用前景。接枝共聚物的结构相对复杂,合成较为困难,其中不对称双接枝共聚物的合成是最具挑战的课题之一。如何构建双接枝共聚物的通用合成平台,精确地向主链同一重复单元引入致密的双侧链Janus结构,是接枝共聚物制备的重要难题。本文综述了接枝共聚物,特别是中国科学院上海有机化学研究所黄晓宇课题组在不对称双接枝共聚物合成方面取得的最新进展。     

无光敏剂光引发亲水性单体在嵌段聚醚氨酯膜上接枝聚合的研究

<正> 嵌段聚醚氨酯(SPEU)是一类应用广泛的医用高分子材料。用亲水性单体进行表面接枝改性,已有不少研究,接枝聚合方法有铈盐引发、辐射引发以及光敏引发等。 本文研究一种新的接枝方法,不加光敏剂,用紫外光照射,直接引发亲水性单体接枝于SPEU膜上、接枝的单体有丙烯酰胺(AAM)与N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA),从接枝前后膜的性能变化可以证实接枝反应的发生。文中研究了反应条件与单体结构对接枝率的影响,并通过模型化合物,对接枝部位进行了研究。     

辐射接枝共聚合反应及其在有机生物医用材料制备中的应用

γ-射线辐射高分子材料表面接枝共聚合是一种绿色的、重要的有机生物材料合成制备方法. 综述了γ-射线辐射接枝共聚反应的原理、特点, 阐述了预辐射接枝共聚和共辐射接枝共聚的方法, 介绍了当前γ-射线辐射接枝共聚反应在改善有机生物医用材料的表面亲水性、生物相容性等方面的应用. 对辐射接枝共聚合制备功能药物载体研究进行了简要介绍.     

亚表面引发原子转移自由基聚合制备牢固的嵌入式聚合物刷

本文展示了一种新的材料表面改性方法:原子转移自由基聚合(sSI-ATRP)的亚表面修饰,即通过ATRP反应在聚合物材料界面嵌入聚合物刷,构筑稳定的、厚的聚合物亚表面层.首先,将ATRP引发剂分子通过共价键引入到丙烯酸树脂、聚氨酯、聚酯、环氧树脂等聚合物材料中,然后该基底材料在含有催化剂的单体溶液中引发表面原子转移自由基聚合.表面接枝的亲水聚合物刷使材料的表面变得亲水并发生溶胀,使得单体溶液可以进一步接触到材料内部的引发剂而引发新的ATRP反应,该过程不断重复,最后在基材表面上形成几十微米厚的聚合物刷改性的亚表面层.与传统的表面接枝的聚合物刷相比,这种嵌入式的聚合物刷赋予材料表面改性层更好的机械性能,可承受高载摩擦和更好的抗海生物附着特性,且在改性亚表面层破坏后,不需要引发剂修饰组装而再次重复引发聚合改性.     

聚芳酯树枝状分子接枝改性纳米二氧化硅

功能化改性二氧化硅广泛应用于色谱分离、异相催化、酶和蛋白质的固定及高分子复合材料等领域 [1] .通过改性 ,不仅可以使二氧化硅粉体的表面功能化 ,而且可以显著改善纳米二氧化硅在聚合物基体中的分散性和相容性 ,从而提高聚合物基纳米复合材料的综合性能 [2 ] .二氧化硅的表面改性主要涉及表面硅醇基的化学反应和接枝聚合反应 [1] ,所接枝的有机分子一般为线型结构 ,而具有规则枝化结构的树枝状分子近年来也受到了关注 [3～ 8] .Tsubokawa等 [3 ]用发散法将聚酰胺类树枝状高分子 (PAMAM)接枝到了纳米二氧化硅的表面 ,经改性后的产品在…     

高分子的表面化学组成与生物相容性

生物相容性是高分子材料在临床上用作医用装置的基本要求，改变高分子材料的表面化学组成是提高其生物相容性的重要途径。综述了构建表面化学组成改性高分子材料生物相容性的最新研究进展，并对改善高分子材料生物相容性的研究方法提出了一些看法。     

表面活性(可控)接枝聚合研究进展

表面是材料与外界接触的窗口,材料的众多性质,如耐磨性、耐腐蚀性、生物相容性等均在很大程度上取决于表面的构成.可通过在材料表面接枝不同的聚合物链使之满足不同的需要.表面引发的活性(可控)聚合可得到分布均匀、厚度可控的接枝层,因而成为表面改性中的重要方法.本文介绍了一系列表面引发的活性(可控)聚合技术及其应用举例,对这一领域所取得的研究进展及现状作一综述.     

甲壳素和壳聚糖的接枝共聚改性

天然高分子甲壳素、壳聚糖由于分子链上大量存在的反应性官能团 ,易于通过自由基引发与乙烯基单体接枝共聚 ,也可与其它高分子链偶合制得接枝共聚物。通过接枝共聚改性 ,可以赋予甲壳素和壳聚糖以某些新的性能 ,扩大了其应用范围。本文对甲壳素、壳聚糖的接枝共聚改性反应进展、机理以及产物的性能等进行了介绍