层层组装微胶囊的制备及其智能响应与物质包埋释放性能

在胶体微粒模板上进行聚合物间或聚合物和小分子间的交替层层(LBL)组装, 得到核壳微粒, 然后去除胶体微粒得到层层组装微胶囊. 综述了层层组装微胶囊在组装驱动力、智能响应性能和物质包埋与释放等方面的最新研究进展. 首先从组装驱动力和微胶囊结构调控出发, 简述了基于静电和氢键作用的LBL微胶囊的交联方法及交联所引起的微胶囊结构和性能的变化, 介绍了基于新驱动力如共价键作用、 碱基对作用和主客体作用制备LBL微胶囊的技术. 讨论了LBL微胶囊的智能响应性, 包括pH、 温度、 电荷、 光电磁和化学物质响应等. 详细介绍了LBL微胶囊包埋与释放功能物质尤其是药物、 蛋白和酶的方法及其特色, 包括LBL直接包埋与释放、 预吸附或共沉淀包埋与释放、 电荷选择性自沉积包埋与释放及爆释等. 最后, 着眼于微胶囊的靶向传递和功能器件, 介绍了采用静电作用和生物识别作用制备得到的微胶囊阵列.     

壳聚糖与聚乙二醇交联水凝胶研究

研究对壳聚糖(CS)进行化学修饰得到了不同丙烯酰基取代度(1.03%,3.55%和5.21%)的丙烯酰化羟丙基壳聚糖(AHCS);通过自由基引发反应,AHCS与聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)交联得到壳聚糖(CS)与聚乙二醇(PEG)为主体的交联水凝胶。通过SEM观察其为通透性良好的多孔性支架材料。水凝胶的溶胶含量和溶胀度随丙烯酰基取代度的增加而降低,水凝胶中壳聚糖的降解速率也随丙烯酰基取代度的升高而降低。对于同一取代度的交联水凝胶,其在酸性和碱性条件下的溶胀度大于中性环境。细胞试验表明,壳聚糖与聚乙二醇交联水凝胶具有良好的生物相容性。     

丁烯氟虫腈缓释微胶囊的制备及其性能

以丁烯氟虫腈为囊芯化合物,带有相反电性的壳聚糖和海藻酸钠为囊壁材料,采用层层自组装技术制备了丁烯氟虫腈微胶囊,通过流点法筛选出十二烷基苯磺酸钠为丁烯氟虫腈的分散稳定剂。 对制备的微胶囊进行了表征,系统研究了丁烯氟虫腈微胶囊的载药量、包封率、缓释性能和抗光解性能随着组装层数增加的变化规律。 结果表明,组装层数为6~8层的丁烯氟虫腈微胶囊的包封率达到80%以上,达最高释放量所需要的时间为60 h,光解率降到20%以下,综合效果最好。     

层状水凝胶仿生软骨的制备与性能

采用超声分散、高压加热共融、冷冻-熔融和γ射线辐照交联成型工艺制备层状水凝胶仿生软骨材料, 系统讨论了PVP添加量和辐照剂量对材料的凝胶含量、晶态结构及抗压缩弹性模量的影响, 观察和研究了层状水凝胶的微观结构. 研究结果表明, 随着PVP的质量分数(0-40%)和辐照剂量(0-60 kGy)的增加, 层状水凝胶的凝胶含量呈上升趋势; 其晶态结构在质量分数为20%的PVP和10 kGy辐照剂量下最完善; 其力学性能在质量分数为20%的PVP和20 kGy辐照剂量下最佳; PVP的加入改善了水凝胶的微观形貌, 有利于材料表面润滑性能的提高; 层状水凝胶层间渗透结合, 自然过渡, 形成结构良好的仿生软骨材料.     

非共价键交联海藻酸钠水凝胶的制备与性能

天然多糖海藻酸钠制备的水凝胶具有优越的生物相容性和生物组织相似性,作为生物医用材料在药物控制释放、组织工程支架、抗菌材料及创伤敷料等领域发挥着越来越大的作用。本文在介绍海藻酸钠物化性质的基础上,重点综述了非共价键交联(静电作用、氢键、范德华力、亲疏水作用等)海藻酸钠水凝胶的制备方法以及性能表征方法,最后讨论了制备方法及性能表征研究中的一些需要解决的问题。     

手性水凝胶的制备与调控及其应用

手性水凝胶是新近涌现的一个研究领域,以其独特的手性响应性,可逆的吸收膨胀性能,在手性识别、手性分离、药物控制释放和微流控器件等方面均具有广泛的应用前景.因此,手性水凝胶已经成为近些年来材料科学、化学、生物医学等领域的研究热点,如何制备手性响应性好、形成过程可控、结构规整的水凝胶,并加以开发应用成为了研究中的重点.本文概述了手性水凝胶的制备方法,自组装机理,以及目前的应用状况,并展望了其未来的发展趋势.     

壳聚糖水凝胶微球的制备与溶胀性能

采用三聚磷酸钠(TPP)和六偏磷酸钠(SHMP)为复合交联剂,制备了离子交联网络结构的壳聚糖水凝胶微球。分析讨论了交联剂质量配比、pH以及离子强度等对壳聚糖微球溶胀性能的影响。结果表明:使用复合交联剂制备的微球的溶胀度比单独使用TPP或SHMP的分别低62.4%和41.3%,交联效率得到明显提高;当m(TPP)∶m(SHMP)=3∶5,交联剂pH=5时,制备的微球交联程度最好,结构最密实;在pH=1.2的缓冲溶液中,溶胀度可达到357%,而且凝胶没有任何破碎。微球具有较好的离子强度和pH敏感性,在酸性介质中有较高的溶胀度。     

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.     

塑料表面载银微凝胶层层组装膜的制备及抗菌活性

以载银聚烯丙基胺盐酸盐-葡聚糖微凝胶与聚苯乙烯磺酸钠为构筑基元,利用层层组装技术制备了一种可直接沉积在疏水的塑料基底表面的载银抗菌微凝胶膜. 研究结果表明,该载银抗菌微凝胶膜具有很好的抗菌能力,并且其抗菌活性可以通过控制载银微凝胶膜的组装层数方便地进行调控. 这种制备在塑料表面的载银抗菌微凝胶膜具有良好的稳定性和基底粘附力,能够保障其长效抗菌的实现.     

Electrochemistry and Electrocatalysis of Myoglobin Loaded into Multilayer Films Assembled with Phytic Acid and Chitosan

Natural polymer polysaccharides chitosan (CS) was successfully assembled with phytic acid (PA) into {PA/CS}_n layer-by-layer films. Myoglobin (Mb) could be gradually “absorbed” or loaded into {PA/CS}_n films when the films were immersed into Mb solutions, forming {PA/CS}_n-Mb films. The {PA/CS}_n-Mb films demonstrated well-defined and quasi-reversible cyclic voltammetry (CV) responses for Mb Fe^III/Fe^II redox couple and were used to catalyze electrochemical reduction of oxygen and hydrogen peroxide. The interaction between Mb and {PA/CS}_n films was explored and discussed, which suggested that the electrostatic attraction might play a major role in loading Mb into the films. This new kind of film incorporated with redox proteins could be used to fabricate the new type of biosensors or bioreactors without using mediators.     

壳聚糖溶液pH对载细胞海藻酸钠-壳聚糖微胶囊性能的影响

以激光共聚焦扫描显微镜为研究手段, 原位直观地考察了在不同pH条件下聚电解质膜的络合程度和蛋白扩散情况. 通过分析pH值对微胶囊膜性能的影响规律, 并结合不同种类细胞对环境pH的敏感特性, 确定了制备细胞培养用海藻酸钠-壳聚糖微胶囊的最佳pH值. 结果表明, 当壳聚糖溶液的pH值由3.50增加到6.50, 微胶囊膜的络合深度呈现高-低-高的趋势, 而微胶囊膜的膨胀性能呈现低-高-低的趋势, 模型蛋白通过微囊膜的扩散呈现低-高-低的趋势, 拐点均出现在pH=4.00和5.50处. 结合动物细胞及微生物细胞对环境pH耐受能力的考察, 确定制备微囊化动物细胞时, 微胶囊成膜反应溶液的最佳pH值为5.50; 制备微囊化大肠杆菌时, 反应溶液的最佳pH值为5.00; 制备微囊化酵母菌时, 反应溶液的最佳pH值为4.50.     

(肝素/壳寡糖/Pluronic(R))静电组装多层膜的构建

以壳寡糖/Pluronic(R)聚合物纳米聚集体(COPNs)、肝素为组装基元构建仿(肝素/壳聚糖)多层膜,验证多层膜负载疏水药物的可行性.Pluronic(R)P123与1,3-丙烷磺内酯反应合成末端磺酸化的Pluronic(R)聚合物,其与Pluronic(R)F127在水溶液中自组装形成表面带负电荷的混合胶束.利用壳寡糖与混合胶束的静电作用,获得COPNs,粒径与表面电位分析、透射电镜表征COPNs为直径(27.61±2.46) nm、表面zeta电位(6.12±1.82)mV、稳定的球形结构.石英晶体微天平(QCM)跟踪检测证明COPNs与肝素可在基材表面实现交替沉积;原子力显微镜(AFM)表征多层膜表面拓扑形貌,证明COPNs在表面沉积过程中稳定.将疏水的荧光探针芘载入COPNs参与多层膜的构建,荧光光谱实验结果表明多层膜可成功包载芘,且多层膜内芘的载入量与组装层数相关.以葛根素为模型药物,载药量测定与体外释药实验结果表明多层膜具有包载和缓释疏水药物的能力.     

含乳糖聚电解质靶向微胶囊的层层自组装构筑

设计合成了己二酸乳糖乙烯酯/对苯乙烯磺酸钠共聚物（PLESS）,通过层层自组装技术构筑聚烯丙基胺盐酸盐（PAH）与含乳糖聚电解质PLESS的靶向微胶囊。以紫外-可见吸收光谱监测了PAH与PLESS在平面的石英片进行层层自组装过程,研究了不同实验条件（聚电解质浓度、溶液盐度、盐种类）对PAH/PLESS多层膜自组装的影响;PAH与PLESS在球形碳酸钙微球模板上层层自组装,去除模板后得到层状结构的微胶囊,用透射电镜（TEM）等方法观察其形态形貌;通过花生凝集素识别考察其潜在靶向性;通过细胞MTT活性试验评价其生物相容性。     

去质子化调控的肝素/壳聚糖抗凝血多层膜

本文研究了环境pH值变化对多层膜表面性能的影响, 并且评价了组装pH值与测试pH值的差异对多层膜血液相容性的影响.     

壳聚糖微囊的部分特性研究

以壳聚糖为主要材料,制备壳聚糖微囊。微囊直径在０．５－０．８ｍｍ间,微囊在ｐＨ４－１１的缓冲液中稳定,能耐受３０００ｒ／ｍｉｎ离心３０ｍｉｎ以上。用牛血清白和蛋白γ－球蛋白测其通透性,表明随着微囊所在溶液ｐＨ的升高,微囊通透性降低。壳聚糖的分子量在一定范围内对微囊通透性几乎无影响而脱乙酰度对通透笥影响很大。     

Tunable Interfacial Properties in Silk Ionomer Microcapsules with Tailored Multilayer Interactions

Microencapsulation techniques represent a critical step in realizing highly controlled transport of functional materials in multiphase systems. The first demonstration of microcapsules prepared from minimally grafted silk ionomers (silk fibroin modified with cationic/anionic charge groups) are presented here. These tailored biomacromolecules have shown significantly increased biocompatibility over traditional polyelectrolytes and heavily grafted silk ionomers, but the low grafting density had previously limited attempts to fabricate stable microcapsules. In addition, the first microcapsules from polyethylene‐glycol‐grafted silk ionomers are fabricated and the corresponding impact on microcapsule behavior is demonstrated. The materials are shown to exhibit pH‐responsive properties, with the microcapsules demonstrating an approx. tenfold decrease in stiffness and an approx. threefold change in diffusion coefficient when moving from acidic to basic buffer. Finally, the effect of assembly conditions of the microcapsules are shown to play a large role in determining final properties, with microcapsules prepared in acidic buffers showing lower roughness, stiffness, and an inversion in transport behavior (i.e., permeability decreases at higher pH).     

载细胞海藻酸钠/壳聚糖微胶囊的化学破囊方法研究

以海藻酸钠-壳聚糖-海藻酸钠微胶囊(简称ACA微胶囊)为研究体系,建立了一种生理条件下ACA微胶囊的化学破囊方法,破囊过程充分考虑了对囊内生物物质活性的保持.以微生物细胞PichiapastorisGS115和动物细胞L929为模型,以NaHCO₃和Na₃C₆H5O₇·2H₂O为破囊液基本组分,考察了破囊液对ACA微胶囊的破囊效果及破囊过程对囊内细胞活性的影响.结果表明,破囊操作可在30s内完成,破囊率为100%,微胶囊膜完全溶解,破囊后细胞存活率在85%以上.     

电泳显示微胶囊的制备和性能

以有机颜料联苯胺黄为显色粒子, 四氯乙烯和甲苯混合溶液为分散介质, 油溶性蓝N为吸光染料, 用超分散剂CH-2C分散颜料粒子, 脲醛树脂为壁材, 通过一步原位聚合法制备了电泳显示微胶囊. 通过显微镜检查微胶囊的表面形貌及粒径, 并对微胶囊内颜料粒子的电场响应特性和显示性能进行考察. 结果表明, 所得微胶囊表面光滑, 囊壁透明, 囊内颜料粒子对电场变化能够快速可逆地响应, 并具有双稳显示特性.