生物可降解高聚物P3HB4HB热性能、结晶性能和力学性能研究

P3HB4HB是3β-羟基丁酸酯(3HB)和4β-羟基丁酸酯(4HB)的共聚物。由微生物合成的P3HB4HB具有良好的生物相容性和生物降解性。本研究通过示差扫描热分析(DSC)研究了P3HB4HB的热性能;通过广角X-射线衍射(WAXD)分析了材料的结晶度;通过拉伸力学试验研究了材料的力学性能。结果表明,4HB含量越高,玻璃化转变温度越低,结晶温度越高,结晶度越低;P3HB4HB是一类力学性能接近于PCL或PLGA的生物高分子,通过调节4HB的含量,可以制备出具有不同力学性能的生物材料。     

具有NO原位催化能力和内皮细胞特异性粘附的小口径血管支架的制备和表征

人工合成的小口径血管支架亟需攻克抗凝血和快速内皮化两大难题。负载有机硒催化剂聚乙烯亚胺(SePEI)能够催化一氧化氮(NO)的原位生成,从而有效地抑制血栓形成。层粘连蛋白来源多肽Tyr-Ile-Gly-Ser-Arg(YIGSR)具有内皮细胞选择性粘附功能,负载到支架表面能够诱导内皮层的快速形成。本实验采用静电纺丝构建聚己内酯(PCL)支架,通过层层自组装构建Se PEI和透明质酸(HA)的双电层催化NO的生成;最外层的HA接枝有YIGSR多肽促进内皮化。考察和比较了材料修饰前后的物化性能。修饰过程对纤维形貌无明显影响,负载稳定性经过65d仍能保持在99%以上。材料经修饰后力学性能有所提高,能够满足作为血管支架的要求,为下一步细胞培养和体内实验打下基础。     

可释放一氧化氮的芯-壳结构静电纺丝支架的制备（摘要）

本文制备了可释放一氧化氮（NO）的小口径人工血管.首先合成了氮烯醇化的N,N′-二丁基-1,6-己二胺（DBHD/N2O2）作为NO供体,并将其混入生物可降解材料聚己内酯中（PCL）,利用静电纺丝技术构建管状血管支架.这种血管材料展现了良好的抗血小板粘附的性能,但是却存在着细胞毒性及NO的突释现象.为了解决这两方面问题,利用同轴电纺技术构建了以PCL或明胶为壳,混有DBHD/N2O2的PCL为芯的芯-壳结构纳米纤维多孔血管支架.这种芯-壳纤维结构能够缓慢释放NO,并且细胞相容性也得到了明显的改善.     

羟基磷灰石/聚乳酸微粒复合生物支架的体外细胞相容性评价

利用溶液共混法以及溶剂挥发法制备了羟基磷灰石(Nano-HA)/聚乳酸(PLA)微粒,再粘结微粒加工成三维多孔Nano-HA/PLA微粒复合生物支架。借助相差显微镜、扫描电子显微镜和MTT法检测了鼠骨髓基质细胞(BMSCs)在该支架材料上的生长情况,通过细胞形态学观察和细胞增殖情况评价了该复合生物支架材料的生物相容性。结果表明,SEM观察到支架材料上培养细胞4d后,细胞主要附着、铺展在支架的低洼处或孔洞处表面,并向孔洞深部沿壁生长;在支架材料上培养细胞8d后,细胞多为梭形形态,并有许多生长角,直接贴附于支架的微粒表面,开始连片生长,有明显的增值,各组没有变形、坏死现象。支架材料上培养细胞2,3,4,5,6和8d的MTT检测表明,各实验组RGR均达到100%以上,细胞毒性为0级;细胞在支架材料上的生长曲线显示,实验组细胞活力比对照组高26%。因此,该Nano-HA/PLA微粒复合生物支架没有细胞毒性,并对细胞有良好的粘附和增殖能力,为较具潜力的骨修复材料。     

生物相容性聚碳酸酯聚氨酯微纤维人工血管的研究

以分子量为2000的聚碳酸酯(PCDL)、1,4-丁二醇(BD)和4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)为原料合成出了一系列聚碳酸酯聚氨酯(PCU)。通过NMR、红外(FT-IR)、拉力实验、差示扫描量热仪(DSC)表征了该聚氨酯的化学结构、机械性能和热性能。在25度时,PCU的杨氏模量随硬段含量增加而略有升高。在有酶催化和没有酶的条件下,考察了材料的降解性能,发现吸水率和重量损失分别低于4%和1%。细胞毒性和血液相容性检测表明材料是生物相容、无毒的。经过喷纺技术制备的人工血管具有微孔结构,初步进行体内植入研究,PCU血管具有超细纤维交联的结构,并提供开放孔。研究结果表明聚碳酸酯聚氨酯具有优异的物理性能、高生物稳定性和良好的生物相容性,因此聚碳酸酯聚氨酯是人工血管合适材料。     

丝素蛋白修饰改性的聚羟基脂肪酸酯支架上人体平滑肌细胞的生长

聚三羟基丁酸脂和聚三羟基己酸脂的共聚物(PHBHH_x)是一种具有良好强度和韧性的生物可降解高分子材料, 可作为组织工程心脏瓣膜支架的选择材料之一. 但其生物相容性尚不甚理想. 为此, 本工作利用丝素蛋白修饰改性高分子多孔支架, 以提高支架的生物相容性. 并将人体平滑肌细胞接种在该复合支架上进行体外培养, 以证实改性效果. 其中, 用3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴盐(MTT)方法测试细胞生长, 评估复合支架的细胞相容性. 并用扫描电子显微镜观察细胞在支架上的生长形态. 结果显示, 丝素蛋白修饰改性后的复合支架更有利于细胞的粘附与生长, 平滑肌细胞在支架上表现出良好的生长形态. 这表明, 丝素能够改善多孔支架的生物相容性, 使PHBHH_x/丝素蛋白复合物能更适宜作为组织工程心脏瓣膜的支架材料. 结果对于进一步研究细胞外间质在复合支架上的生长以及体外培养的组织重建有重要的参考意义.     

聚乳酸的层层自组装修饰及其内皮细胞相容性研究

通过胺解反应在生物降解聚(L-乳酸)表面引入带有正电荷的自由氨基,并通过静电吸引层层(Layer-by-layer,LBL)自组装技术将具有良好生物相容性的硫酸软骨素(CS)和细胞外基质成分型胶原组装到该PLLA材料表面.通过反应性荧光探针标记、紫外-可见吸收光谱以及荧光能量转移等测试技术跟踪并表征了自组装过程的进行.组装层的厚度开始随组装层数的增加而线性增加,而后增加变缓.内皮细胞的体外培养证明,表面组装CS和胶原(以胶原为最外层)以后,细胞的增殖率和细胞活性显著提高,材料的细胞相容性得到明显改善.细胞体现了充分铺展的多角形内皮细胞形貌,而且局部已融合形成了一单层内皮细胞层.     

聚己内酯/卵磷脂的纺丝支架构建组织工程血管

合成的聚己内酯(PCL)经天然的卵磷脂(Phosphatidylcholine,PC)填充改性后,通过电纺丝技术加工得到三维多孔的纤维支架。卵磷脂含有的两性离子基团,可以显著改善PCL支架材料的亲水性,进而提高支架材料的细胞相容性。体外细胞增殖实验表明,骨髓间充质干细胞(MSCs)在含有5wt%卵磷脂的改性支架表面生长得最好。作为种子细胞的MSCs在流动培养下,通过力学刺激在管状支架内壁形成了多层细胞。通过对样品染色切片和荧光照片的观察,种子细胞MSCs与对照组的血管平滑肌细胞(SMCs)一样,有向改性支架内部生长的趋势。本文以这种PC填充改性PCL材料的纤维支架作为组织工程血管,对其进行了初步的探索。     

聚磷酸钙骨支架材料的可控降解性和细胞毒性研究

采用重力二次烧结法制备了聚磷酸钙(CPP)骨支架材料,并对材料的体外可控降解性和细胞毒性进行了研究。实验结果表明,CPP呈线性链状结构,具有无定形态、γ-CPP和β-CPP 3种结构。晶相对CPP的降解速率影响明显,无定形CPP降解最快,10 d完全降解;β-CPP降解最慢,30 d约失重11％。同时,材料的降解速率随烧料粒径的增大而加快。细胞在材料表面粘附铺展且增殖良好。制备的CPP骨支架材料具有优良的可控降解性和生物相容性,可用于修复骨组织缺损和作为支架材料用于组织工程。     

纳米羟基磷灰石/丝素蛋白复合支架材料的降解特性及生物相容性研究

应用共混法制备了纳米羟基磷灰石/丝素蛋白复合支架材料, 通过体外降解和细胞培养实验研究了复合支架材料的降解特性和生物相容性. 体外降解实验结果显示, 复合支架材料具有稳定的降解能力; 在降解过程中, 羟基磷灰石由于与降解液发生钙、磷等离子的交换, 使其结晶得到了进一步生长和完善. 利用细胞计数法、四甲基偶氮唑盐(MTT)比色法和碱性磷酸酶(ALP)活性测定等分析了复合支架材料的生物相容性, 结果表明, MG63细胞在复合支架材料上具有良好的粘附、增殖能力, 并可引起早期的骨分化. 因此, 纳米羟基磷灰石/丝素蛋白复合支架作为骨组织工程的支架材料具有良好的应用前景.     

细胞在单壁碳纳米管无纺膜支架上的生长行为

以具有纳米拓扑结构特征的单壁碳纳米管无纺膜材料为支架, 选择在促进组织修复和再生中起重要作用的成纤维细胞株作为实验细胞, 研究了该材料对细胞生长行为的影响. 通过X射线光电子能谱分析, 表征其在细胞培养液中浸泡后的表面化学组成; 通过细胞粘附、增殖实验以及细胞骨架发育观察, 探讨了材料的微观纳米拓扑结构对细胞的作用, 以及与碳纤维、聚氨酯浇铸膜和空白培养板材料对细胞作用的差异和可能的机理; 并采用双层细胞培养装置, 研究了该材料通过细胞通讯途径对在其它材料上生长的细胞增殖的影响. 实验结果表明, 单壁碳纳米管无纺膜材料为细胞提供了十分接近天然细胞外基质的人造微环境, 具有显著促进细胞粘附和长时间增殖的功能, 而且生长在该支架上的细胞可能通过旁分泌方式将某些化学介质分泌到细胞外液中, 经局部扩散作用于在其它材料上生长的细胞, 促进它们的增殖.     

静电纺丝法制备PBS纳米纤维膜及缓释血小板内生长因子的PBS纳米纤维膜的生物活性评价

利用静电纺丝法制备了聚丁二酸丁二醇酯(PBS)纳米纤维膜及PBS和富血小板血浆(PRP)的混合纳米纤维膜. 通过扫描电子显微镜、 3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴盐(MTT)比色法、 支架表面细胞荧光染色法、 材料溶血行为及Elisa法检测体外释放综合评价了支架材料的性能及生物活性. 结果表明, 纳米纤维膜对人骨肉瘤细胞系MG63细胞增殖具有促进作用; 生长因子在最初的突释后, 随材料降解而缓释; 支架材料溶血率为0.1475%(<5%), 符合医用材料的溶血实验要求.     

基于层-层自反应的葡萄糖氧化酶有序多层膜电极

以胱胺修饰的金电极为基础电极, 利用席夫碱反应使经高碘酸根氧化的葡萄糖氧化酶在该电极表面进行自身的层-层有序组装. 用电化学交流阻抗法对多层酶膜形成过程的跟踪结果表明, 该多层酶膜的生长是一个逐步形成的均匀过程. 用循环伏安法和I-t曲线法研究了该酶电极对葡萄糖的电催化氧化. 实验结果表明, 当采用羟基二茂铁作为人工电子转移媒介体时, 该酶电极对葡萄糖具有很好的电催化氧化功能. 该传感器制作简便, 响应迅速, 性能稳定, 催化电流与葡萄糖浓度在一定范围内成正比, 并且可以通过控制葡萄糖氧化酶的组装层数来调节该生物传感器的灵敏度与检测限.     

聚乳酸-聚己内酯复合纳米纤维支架的制备和表征

在二氧六环/乙醇溶剂体系中,采用凝胶抽提相分离法制备了聚乳酸-聚己内酯(PLLA-PCL)复合纳米纤维支架,研究了凝胶温度、聚合物比例、聚合物浓度、致孔剂及二氧六环/乙醇(溶剂/非溶剂)比例对复合纳米纤维支架结构与性能的影响.结果表明,当凝胶温度处于-20~-10℃,PCL含量为30%~50%,非溶剂含量不超过15%,致孔剂与溶质质量比不超过20∶1时,均能得到具有类似于天然细胞外基质的纳米纤维(50~500 nm)结构的PLLA-PCL复合纤维支架.随着PCL含量的增加,复合纤维支架的弹性模量减小;PCL含量为30%时,复合支架的相容性和结晶性最好.该复合纤维支架具有良好的生物活性和一定的降解性能.     

同轴电纺超细纤维膜构建人工血管材料

以右旋糖酐(DEX)为芯、聚乙二醇-b-聚(L-丙交酯-co-ε-己内酯)(PELCL)为壳,经同轴电纺制备DEX/PELCL超细纤维膜。在该电纺纤维内芯分别负载血管内皮生长因子(VEGF)和血小板衍生生长因子(PDGF-bb),并以此构建双层超细纤维膜人工血管支架。4 w的释放结果表明,VEGF和PDGF-bb均表现出突释现象,含有肝素的VEGF样品释放量有所下降。大鼠腹主动脉移植实验表明,载有VEGF和PDGF-bb的超细纤维膜可以用于构建双层人工血管。     

基于可控定向PVDF电纺纤维构建细胞相容性的三维微环境

三维电纺纤维在生物医学领域, 如生物传感、 药物控制释放与组织工程等方面具有良好的应用前景. 然而, 现有的电纺技术在制备结构、 孔隙率与形貌均可调节的三维定向电纺纤维方面还存在一定不足. 因此亟需开发一种新型的电纺丝工艺以制备三维定向电纺纤维. 本文通过改进传统的电纺丝工艺, 开发了一种简单高效制备三维定向聚偏氟乙烯(PVDF)的电纺丝制备技术. 所制备的三维定向纤维的形貌、 直径及纤维密度均可控. 体外细胞实验结果表明, 该类三维定向纤维具有良好的生物相容性, 能够促进细胞活性, 诱导细胞沿着纤维的方向生长. 此外, 研究结果还表明, 将该三维定向纤维作为细胞培养支架时, 细胞的增殖高于利用传统的二维纤维膜. 该制备技术将极大地拓宽三维定向纤维在三维细胞培养、 组织工程及疾病诊断等生物医学领域的应用.     

共价键合多层肝素薄膜修饰涂有硅橡胶的人工血管

报道一种采用医用硅橡胶涂层作软支撑共价键合多层肝素薄膜修饰人工血管等生物医学装置使其表面具有抗凝血性能的方法. 该项技术首先在人工血管的表面上涂上医用硅橡胶作为软支撑, 再在硅橡胶涂层的表面上涂上全氟磺酸(Nafion), 为接下来的层层静电组装提供活性基团. 然后将带正电荷的二苯胺重氮树脂(PA)和带负电荷的肝素分子(Hep)通过静电吸引作用交替沉积到全氟磺酸涂层的表面上. 紫外可见吸收光谱和傅立叶红外光谱数据表明, 在紫外光照射下, 重氮树脂的重氮基团与肝素的硫酸基团之间发生光化学反应, 生成硫酸酯, 使膜内层间离子键转变成共价键, 从而使肝素多层膜的稳定性大大提高. 研究表明经层层自组装和光化学反应后肝素分子呈现良好的抗凝血性能. 人工血管肝素化表面中的肝素分子以壁面结合的方式存在, 在人工血管表面固化肝素和抗凝血酶-III (AT-III)形成的络合物显示出较好的抗凝血性. 硅橡胶涂层使肝素分子与人工血管表面有一定距离, 有利于提高抗凝血性能. 在四个双层之内, 肝素对凝血酶失活的影响随着PA/Hep双层数目增加而增加, 说明了只有最外层的肝素才对凝血酶失活有直接影响. 该方法操作工艺简单, 重复性好, 可较广泛地适用于在多种生物医用装置和多孔组织工程支架材料的表面制备稳定的抗凝血涂层, 具有良好的应用前景.     

柞蚕丝蛋白/桑蚕丝蛋白共混支架的制备及性能研究

众多研究表明，含有三肽基序即精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（RGD）的材料有助于细胞在其上的粘附和生长.尽管作为天然蛋白质的柞蚕丝蛋白同样具有RGD序列，但其从柞蚕丝纤维中的再生过程复杂且不易加工成型，因此对此类蛋白质材料的研究较少.我们以水溶液共混的方式，在再生柞蚕丝蛋白中引入了更为常用的桑蚕丝蛋白，通过对桑蚕丝蛋白水溶液特殊有效的醇诱导和冻融方法，成功制备了非水溶性的柞蚕丝蛋白/桑蚕丝蛋白复合支架材料.研究结果显示，随着柞蚕丝蛋白含量增加，共混支架的孔径和强度均有所下降，但其热稳定性上升；FTIR测试表明，尽管柞蚕丝蛋白和桑蚕丝蛋白的一级结构完全不同，但其二级结构在以此方法制备的支架材料中均以β-折叠构象为主.体外细胞培养实验证实，小鼠成纤维细胞和成骨细胞都能在支架上增殖生长，并且共混支架较纯桑蚕丝蛋白支架具有更高的细胞增殖速率，表明其不仅具有良好的生物相容性，而且可能更适用于组织工程领域.     

基于可控定向PVDF电纺纤维构建细胞相容性的三维微环境（英文）

三维电纺纤维在生物医学领域,如生物传感、药物控制释放与组织工程等方面具有良好的应用前景.然而,现有的电纺技术在制备结构、孔隙率与形貌均可调节的三维定向电纺纤维方面还存在一定不足.因此亟需开发一种新型的电纺丝工艺以制备三维定向电纺纤维.本文通过改进传统的电纺丝工艺,开发了一种简单高效制备三维定向聚偏氟乙烯(PVDF)的电纺丝制备技术.所制备的三维定向纤维的形貌、直径及纤维密度均可控.体外细胞实验结果表明,该类三维定向纤维具有良好的生物相容性,能够促进细胞活性,诱导细胞沿着纤维的方向生长.此外,研究结果还表明,将该三维定向纤维作为细胞培养支架时,细胞的增殖高于利用传统的二维纤维膜.该制备技术将极大地拓宽三维定向纤维在三维细胞培养、组织工程及疾病诊断等生物医学领域的应用.     

2-硒代咪唑类化合物催化CO与胺的羰基化反应

首次研究了2-硒代咪唑类化合物催化的一氧化碳对胺的羰基化生成对称脲或噁唑啉-2-酮的反应,目标产物收率中等到良好.与传统的单质硒催化的羰基化反应相比,新催化体系有效避免了有恶臭气味的含硒化合物的产生.