可注射水凝胶在伤口敷料中的研究进展

目前,在伤口治疗中对伤口敷料的选择越来越严格。传统的伤口敷料如纱布、绷带、海绵等在伤口愈合过程中容易诱发细菌感染,延缓伤口愈合,甚至引发慢性并发症。可注射水凝胶具备良好的生物相容性,能够适应伤口的形状以填充伤口,且具备一定的抗菌活性,从而避免伤口感染,相比传统的水凝胶伤口敷料更具备医疗优势,因此在生物医药领域得到广泛关注。本文对天然型可注射水凝胶和复合型可注射水凝胶在伤口愈合中的研究进展进行了综述;也对可注射水凝胶的未来发展趋势进行了展望。     

聚硫辛酸基多功能水凝胶的构建及在感染皮肤伤口修复中的应用

以α-硫辛酸(LA)为单体,借助其强还原性与浓度和温度诱导开环聚合,一步法制备了负载纳米银(AgNPs)的氢键交联高分子水凝胶,并对其可注射性、自修复性、粘接能力、光热效应、抗氧化能力以及生物相容性进行了详细地研究.在细菌感染的大鼠全层皮肤损伤模型中,该高分子水凝胶敷料可以通过光热效应杀死细菌,同时有效降低伤口处的活性氧(ROS)水平,进而调控组织损伤的炎症反应,促进感染伤口的加速愈合.     

贻贝启发的抗菌骨粘合剂的制备与性能北大核心CSCD

骨粘合剂因其快速且稳定的骨粘结性能而受到广泛关注。然而,商用粘合剂的较差生物相容性所导致的不良反应限制了其广泛使用。基于贻贝粘附剂的启发,利用氧化透明质酸(OHA)、单宁酸(TA)与聚赖氨酸(PL)三者共混制备了一种生物相容性良好的双交联网络抗菌骨粘合剂。该粘合剂的粘合粘结强度~450 kPa,搭接粘结强度为~250 kPa,其优异的粘附性能,自愈合性与可注射性可以满足多种临床应用场景,其良好的体外生物相容性为骨细胞增殖和组织愈合提供了稳定的生长环境。此外,单宁酸的抗菌性能使该粘合剂可杀死95%以上的金黄葡萄球菌与大肠杆菌,降低了骨折处发生细菌感染的风险。     

硫酸软骨素类可注射水凝胶体系及其凝胶化机制

硫酸软骨素是一种硫酸化糖胺聚糖类天然多糖,广泛分布于动物组织的细胞外基质和细胞表面,具有促进软骨生长、调控生长因子、加快伤口愈合等多种生物功能.近年来,基于硫酸软骨素良好的生物活性、生物相容性和生物降解性,硫酸软骨素类可注射水凝胶作为一种新型生物材料受到了广泛关注,尤其是在组织工程、药物输送和细胞治疗等生物医用领域的应...     

自愈合水凝胶的合成及在药物制剂中的应用进展

自愈水凝胶通过重新连接水凝胶基质内断裂的链路,实现裂纹闭合.自愈合水凝胶在物理损伤后恢复原来结构和功能,并且具有多重特性,如可注射性、导电性、粘合性,近年来越来越受到重视,并且广泛应用于制药工程、生物医学等领域.但是其韧性与快速愈合的相容性仍有待解决,在人体环境中的应用仍有待进一步研究.介绍了近年来具有快速自愈合能力和...     

壳聚糖基抗菌水凝胶的应用及研究进展

抗菌生物材料因其能够有效抑制细菌感染而被公认为是重要的抗生素替代品。其中抗菌水凝胶因制备工艺简单,结构多样,具有易负载和可控药物释放性、良好的生物相容性和抗菌性等多种特殊功能而受到越来越多的关注。壳聚糖及其衍生物具有高抗菌性、低毒性、生物相容性和降解性等优点被广泛用作抗菌水凝胶材料。本文根据壳聚糖基抗菌水凝胶的性能和抗菌机理,综述了近年来在固有抗菌水凝胶、光响应性抗菌水凝胶、荧光抗菌水凝胶、负载抗菌药物水凝胶和协同抗菌水凝胶等方面的研究进展,探讨了壳聚糖基抗菌水凝胶目前所面临的挑战,并对其未来发展作了展望。     

海藻酸盐水凝胶作为递送载体在组织再生中的应用

海藻酸盐是一类存在于褐藻中的线性亲水多糖,由D-甘露糖醛酸(M)和L-古洛糖醛酸(G)以不同比例的重复单元组成.它是用于水凝胶合成的天然生物材料之一,通过简单的离子交联,即可与Ca2+等多价无机阳离子发生"蛋盒反应",形成水凝胶.海藻酸盐骨架上存在大量–OH和–COOH极性基团,通过化学或物理方法对其进行修饰,使其可以在温度、pH、光等刺激的响应下实现细胞或生物活性分子的可控释放.目前组织再生领域的主要应用策略之一是利用生物相容性材料,结合生物活性分子和细胞,以促进受损组织的再生.水凝胶材料在保护嵌入的细胞并模仿天然细胞外基质方面具有潜力.海藻酸盐也因为其易于凝胶化和良好的生物相容性,被广泛用于组织再生领域.本综述中,我们总结了用于组织再生,特别在伤口愈合、骨和心脏修复领域的海藻酸盐水凝胶的不同交联方法,重点分析了对刺激具有响应性的海藻酸盐水凝胶的特征以及其作为递送载体在组织再生中的应用.     

羧甲基壳聚糖/海藻酸钠半互穿网络水凝胶的制备及性能研究

以羧甲基壳聚糖(CMC)和海藻酸钠(SA)为原料,京尼平(GP)为交联剂,制备具有pH敏感性的CMC/SA半互穿网络(semi-IPN)水凝胶.利用特性黏数、红外光谱对CMC/SA水凝胶的半互穿网络结构及形成机理进行了分析与表征;对水凝胶的力学性能进行了测试;探讨了pH值及交联剂含量对水凝胶溶胀性能的影响.结果表明,京尼平交联的CMC/SA水凝胶具有半互穿网络结构.当w(CMC)∶w(SA)=5∶5时,CMC/SA水凝胶的断裂强度达到最大值(59 MPa),分别比纯的CMC(40 MPa)和SA(36 MPa)提高了47.5%和63.9%;当SA含量为60%时,CMC/SA水凝胶的断裂伸长率达到最大值(13.0%).当pH3.0时,溶胀率随pH值的增大而减小,pH=3.0时,溶胀率最小(186%);当pH3.0时,溶胀率随pH值的增大而增大,pH=9.0时,溶胀率最大(886%).京尼平交联的CMC/SA半互穿网络水凝胶具有明显的pH敏感性、溶胀可逆性及对pH的快速响应性.     

肽自组装水凝胶的制备及在生物医学中的应用

短肽自组装水凝胶作为一种新型的生物材料,具有生物相容性高、免疫原性低、含水量高、降解产物可被机体重吸收利用、结构与天然细胞外基质类似等优点,使其在材料科学、生物医药及临床医学等领域具有广阔的应用前景。在这篇综述中,我们主要介绍了常用的几种制备稳定的肽自组装水凝胶方法,包括酶催化的水凝胶化、化学/物理交联的水凝胶化以及光催化的水凝胶化。进一步,我们介绍一些关于肽自组装水凝胶在药物递送和抗肿瘤治疗、抗菌和伤口愈合以及3D生物打印和组织工程中的应用。我们希望通过本文的论述能引起更多的人对肽自组装水凝胶的关注,以推进其在生物医学领域应用的发展。     

羧甲基纤维素-壳聚糖水凝胶球的制备及性能

采用物理交联法制备了羧甲基纤维素(CMC)-壳聚糖(CS)共混水凝胶球;研究了共混球的耐酸碱性、溶胀性及对亚甲基蓝的吸附性能.结果表明,水凝胶球在弱酸和弱碱中具有一定的稳定性;随着羧甲基纤维素与壳聚糖质量比的增大,水凝胶的吸水溶胀率增加.在CMC与CS质量比为1∶4时制备的水凝胶呈规则球状.     

酶促水凝胶的合成及生物传感应用研究进展

近年来,聚合物基水凝胶材料已经成为一种独特的修饰材料,为新型生物传感器的设计提供了新思路.酶具有特异性高、毒性低、催化效率高等良好特性,已被用于催化聚合各种新型水凝胶.本文综述了几种酶促水凝胶的合成方法及其在细胞代谢物、组织工程、伤口愈合和癌症监测等方面的潜在应用,并对基于酶促水凝胶反应的生物传感器的制备与应用进行了总...     

海藻酸动态共价交联水凝胶的制备及其自愈合性能

利用高碘酸钠氧化海藻酸得到带有醛基的海藻酸,利用水合肼与聚乙二醇反应得到末端为酰肼基的聚乙二醇,以二者为原料利用醛基与酰肼基反应形成酰腙键的动态化学反应,赋予天然生物大分子水凝胶优良的自愈性和p H响应性.通过红外光谱、核磁共振光谱、动态黏弹谱、电子万能试验机等表征了材料的结构、水凝胶的自愈合能力以及p H响应性.结果表明,该水凝胶具有良好的力学性能和自愈合能力,能够在不加热和不添加催化剂的情况下,在温和的生理环境下自发实现切口愈合.同时水凝胶具有p H响应性,在碱性环境中成凝胶,在酸性环境中则转变为溶液状态,并且这种凝胶—溶液转变可重复多次.这些优异的性能,加上简单的制备方法、良好的生物相容性将为这类材料在生物医用领域的应用提供坚实的基础.     

可注射的壳聚糖/纳米金温敏性水凝胶的构筑及其光热性能研究

为提高对恶性肿瘤的治疗效率,制备了具有光热性能的壳聚糖/纳米金可注射性水凝胶用于肿瘤的多次光热治疗.选用生物基大分子壳聚糖(CS)原位还原制备了壳聚糖-纳米金(CS-Au NPs)复合物.再加入β-甘油磷酸钠(β-GP)制备了相转变温度接近人体体温的温敏性水凝胶(CGP/Au NPs).实验结果表明,CGP/Au NPs在室温下为溶胶,具有可注射性;达到人体体温后,快速形成凝胶.由于Au NPs的表面等离子体共振效应,基于壳聚糖/纳米金的复合凝胶在激光照射下具有优异的光热转换性能,最高温度可达55°C,而且在多次激光照射后仍可以保持较好的光热转换能力.Au NPs可在壳聚糖水凝胶的帮助下长时间固定于病灶,用于肿瘤的多次光热治疗.另外,CGP/Au NPs复合水凝胶具有良好的稳定性,Au NPs在凝胶内部分布均匀一致,可有效避免Au NPs聚集而产生局部高温或从凝胶内部泄漏而影响光热治疗的效果.同时,CGP/Au NPs具有优异的生物相容性和生物可降解性能.因此,基于壳聚糖与Au NPs的可注射性水凝胶,有望实现肿瘤的“一次注射,多次光热治疗”的目的.     

仿生天然高分子水凝胶在医用材料方面的应用

天然高分子水凝胶具有高度水合的三维网络结构,显示出独特的粘附性,能有效地控制出血,减少二次感染,且生物相容性和生物降解性好,是一种理想的医用粘合剂材料。近年来,鉴于目前医用粘合剂研发制备中对水下湿粘性以及生物降解性能等要求越来越严格,具有耐水粘附性、生物安全性和形状可控性的新型粘附材料成为研究的热点和难点。自然界生物对各种基质的粘附性主要取决于其组成或结构,利用天然高分子水凝胶材料进行仿生,可以使其兼具优异的组织粘附性、止血抑菌性和形状可控性等特性,是解决上述问题的有效策略。本文概述了两种类型的仿生天然高分子水凝胶材料粘附机制,针对性地讨论了贻贝、藤壶、牡蛎的组成特性和咸水鱼、细胞外基质(extracellular matrix)的结构特点以及粘附机理,并介绍了相应仿生天然高分子水凝胶材料在组织愈合、伤口止血及药物递送方面的研究进展。最后,对仿生天然高分子水凝胶在未来的发展方向进行展望并为其提供相应的建议。     

胶原温敏半互穿水凝胶的制备及其对L929细胞行为的影响

以Ⅰ型胶原和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)为主要原料,将Ⅰ型胶原引入到PNIPAAm交联网络中,制得一种具有温度响应性的半互穿水凝胶.通过红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对PNIPAAm/CollagenⅠ半互穿水凝胶进行成分和结构的表征;通过溶胀测试和示差扫描量热法(DSC)研究了半互穿水凝胶的温敏特性,并对其表面亲疏水性进行分析;在水凝胶表面培养L929细胞,研究其增殖脱附行为.结果表明,PNIPAAm/CollagenⅠ半互穿水凝胶具有良好的温度响应性和生物相容性,与PNIPAAm水凝胶相比,PNIPAAm/CollagenⅠ半互穿水凝胶表面更有利于L929细胞的黏附增殖.将温度降至临界温度(LCST,32℃)以下,细胞从凝胶表面自发脱附.细胞染色表明,与胰蛋白酶消化相比,降温脱附的细胞损伤少,活性更高,表明PNIPAAm水凝胶中引入胶原后,生物相容性得到改善.     

甲基丙烯酰胺基明胶水凝胶研究进展

甲基丙烯酰胺基明胶(GelMA)水凝胶的制备及其在生物医学领域的应用是最近十几年的研究热点。GelMA水凝胶因其独特的光致交联特性,可以加工成不同形貌的水凝胶支架材料,同时,因其具有可控的力学性能、降解性能,以及优秀的生物相容性,已成为具有广泛应用前景的生物高分子聚合物材料。本文主要介绍了GelMA水凝胶在止血材料、创伤敷料、组织工程支架、药物控释、骨缺损修复等领域的研究进展。     

γ-聚谷氨酸/壳聚糖/纳米银复合水凝胶的制备和表征

为解决创伤修复过程中致病菌引起的感染问题,本研究制备了γ-聚谷氨酸/壳聚糖/纳米银复合水凝胶,对复合材料进行结构性能、物理性能、细胞毒性和抗菌性评价。透射电子显微镜结果表明,材料上合成粒径1~9nm的纳米银粒子;扫描电子显微镜观察到材料呈三维网状结构,傅里叶红外光谱表明,原位合成纳米银的化学反应不影响水凝胶的化学结构;热失重分析表明,材料具有良好的热稳定性且可以通过调整反应物剂量调控纳米银在水凝胶上的负载量;细胞毒性实验和抗感染实验证明复合水凝胶具有良好的细胞相容性和抗菌性。本研究为实现基于纳米银的抗菌性创伤修复材料的应用奠定实验基础。     

载银离子PLGA-PEG-PLGA温度敏感水凝胶的制备及体外抗菌性能

利用聚乙二醇(PEG 1000)引发乙交酯和 D,L-丙交酯开环共聚合, 制备了聚丙交酯乙交酯(PLGA)三嵌段共聚物(PLGA-PEG-PLGA)温敏水凝胶材料; 利用核磁共振氢谱( ¹H NMR)确定了产物的结构及组成. 通过还原硝酸银的方法制备银纳米粒子(AgNPs), 并将其与PLGA-PEG-PLGA三嵌段共聚物水凝胶混合, 制得新型AgNPs/PLGA-PEG-PLGA复合水凝胶; 对该复合水凝胶的相关性能进行了表征. AgNPs/PLGA-PEG-PLGA复合水凝胶仍然具有温敏性能, 随着温度升高可发生溶胶-凝胶的相转变; 还可以持续释放银纳米粒子, 从而发挥抗菌性能. 体外细胞实验结果表明, AgNPs/PLGA-PEG-PLGA复合水凝胶具有良好的生物相容性, 未见明显细胞毒性, 是具有应用前景的新型复合水凝胶.     

超长单链DNA与茶多酚超分子组装构筑多功能水凝胶

为开发新的DNA组装模式、整合杂化功能模块、丰富DNA水凝胶的合成方法和功能,利用双滚环扩增策略合成了超长DNA链,通过茶多酚(TP)与DNA链间的超分子组装,构建了TP-DNA杂化水凝胶.优化了水凝胶组分,通过扫描电子显微镜、流变测试等对水凝胶进行表征,以此研究TP的引入对DNA水凝胶性能的影响.研究结果表明,TP的引入不仅可以调节DNA水凝胶受核酸酶降解的速率,还赋予水凝胶抑菌、促进伤口愈合的特性,在大鼠伤口模型中显著地促进伤口愈合.     

pH敏感型聚谷氨酸/透明质酸基互穿网络医用水凝胶的制备及表征

生物材料是推动生物医学领域日新月异变化的基石,医用水凝胶作为重要成员,近年来表现出蓬勃发展的态势。文章介绍了一种新型可注射的、以生物相容性方法交联的聚谷氨酸(Poly (γ-glutamic acid), PGA)/透明质酸(Hyaluronic acid, HA)复合水凝胶。研究首先采用EDC/NHS方法合成了酪胺(Tyramine,Ty)接枝聚谷氨酸的PGA-Ty前体大分子及半胱胺(Cysteamine, CA)修饰透明质酸的HA-CA前体大分子。两种前体大分子的结构分别使用核磁和红外进行了确证。得到的两种前体大分子在低浓度双氧水和辣根过氧化物酶(Horseradish Peroxidase, HRP)的共同作用下,于水相中交联得到互穿网络(Interpenetrating Network, IPN)水凝胶。实验对IPN水凝胶样品的系列性能,如平衡含水量、内部形貌、酶降解速率以及力学性能等进行了测试,并选取了盐酸四环素为药物模型对凝胶的体外药物释放行为、体外抗菌效果进行了测评。凝胶材料的细胞毒性及凝胶支架对细胞3D培养的效果证明其生物相容性优异,体外包埋的细胞经72h培养,未表现出...