基于含苯硼酸三嵌段共聚物的糖响应性水凝胶

设计合成了一类新型结构的聚环氧乙烷(PEO)大分子链转移剂,调控3-丙烯酰胺基苯硼酸(AAPBA)的可逆加成断裂-链转移(RAFT)自由基聚合,合成得到3种PAAPBA链段长度不同的PAAPBA-bPEO-b-PAABPA3嵌段共聚物.研究了3种聚合物在生理pH值下的凝胶化行为,证明凝胶的形成与PAABPA的长度有关,当该链段较长时,由于PAABPA链段疏水性太强,不能形成稳定的水凝胶.详细研究了聚合物浓度、温度、葡萄糖浓度对凝胶流变行为的影响,证明共聚物浓度越高,形成的凝胶的强度更大,性质上更接近于固体,浓度较高条件下形成的凝胶的转变温度较高.凝胶表现出葡萄糖敏感性,当高葡萄糖存在时,随时间延长,凝胶会发生崩解直至最后溶解.凝胶亲水微区能包载蛋白质FITC-BSA,加入葡萄糖后,FITC-BSA的释放加快.     

基于苯硼酸的树枝状凝胶及其刺激响应

具有葡萄糖识别性质的超分子凝胶体系在医学诊断领域具有广泛的应用前景。本文通过简单的缩合反应成功构筑了基于苯硼酸和聚芳醚单元的树枝状凝胶因子,其结构利用核磁共振谱和质谱进行了表征。研究了该凝胶因子的凝胶化能力,利用UV-Vis、SEM和SAXS研究了其自组装机理和形貌。构筑的凝胶对热、酸碱和D-葡萄糖表现出多重刺激响应行为。本研究为构筑具有多功能性的软材料提供了一定的理论研究基础。     

基于含苯硼酸聚合物的双响应性胶束

分别合成了苯硼酸修饰的嵌段聚合物聚乙二醇-b-聚(天冬氨酸-co-天冬酰氨基苯硼酸)[PEG-b-P(Asp-co-AspPBA)]和含有二硫键及多元二醇的小分子3,3'-二硫代二[1,2(S)-丙二醇](DTBPD). 以DTBPD为小分子交联剂, 通过二醇单元与苯硼酸之间的共价酯化作用, 诱导PEG-b-P(Asp-co-AspPBA)自组装形成以苯硼酸环酯为核、 PEG为壳的交联胶束. 利用核磁共振氢谱和激光光散射对胶束的结构进行了表征, 并分别测定了该胶束在葡萄糖和氧化-还原试剂二硫苏糖醇(DTT)刺激下的响应行为. 结果表明, DTBPD可与聚合物链上的苯硼酸形成苯硼酸环酯, 通过交联作用诱导聚合物形成胶束. 交联度不同时, 胶束对于外界刺激(葡萄糖和DTT的响应行为也不同: 随着DTT和葡萄糖浓度的增加, 交联度高的胶束只发生响应性溶胀, 交联度低的胶束则先溶胀, 之后溶胀程度较大的部分胶束则发生解体, 导致胶束的平均粒径减小.     

基于苯硼酸的葡萄糖响应性聚合物材料在胰岛素投递和血糖检测中的应用

近年来,葡萄糖响应性聚合物材料因其在糖尿病诊断和治疗领域的潜在应用而被广泛研究.其中基于苯硼酸(PBA)的葡萄糖响应性聚合物作为人工合成材料而具有体系稳定,可逆响应的优势.本文主要从自调节胰岛素投递和血糖持续检测两个方面综述近年来基于苯硼酸体系的聚合物材料的研究进展.自调节胰岛素控制释放体系主要包括葡萄糖响应性微/纳米凝胶、聚合物胶束和囊泡3种形态,它们的形态结构组成对葡萄糖响应性能力,反复开关释放及胰岛素的包覆都有很大的影响.基于苯硼酸体系的血糖持续检测方法主要包括荧光感应器和可视感应器.随着这些聚合物材料性能的逐步完善,它们将更有实际应用的潜力.     

微流控纺丝制备葡萄糖响应凝胶纤维

葡萄糖响应凝胶纤维在血糖监测传感器开发中有着潜在的应用前景。本文基于微流控纺丝方法和自由基聚合反应制备了化学交联和物理交联的葡萄糖响应聚(N-异丙基丙烯酰胺/3-丙烯酰胺基苯硼酸)(P(NIPAM-co-AAPBA))凝胶纤维。通过傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜和力学性能测试等技术手段表征了凝胶纤维的结构和形态、力学性能、溶胀度动力学与葡萄糖响应性。结果表明,凝胶纤维具有多孔的微观结构,通过改变芯层与壳层溶液的流速可以调控凝胶纤维的直径。随着AAPBA质量分数的增加,凝胶纤维的溶胀速率和平衡溶胀度均有所降低,但葡萄糖响应性能提高。与化学交联的凝胶纤维相比,物理交联的凝胶纤维具有良好的力学性能。     

基于葡萄糖和苯硼酸基元之间的可逆共价键构筑多重响应性高分子复合物胶束

通过可逆加成-断裂链转移(RAFT)的聚合方法,合成了分别含有苯硼酸基元和葡萄糖基元的聚(N-异丙基丙烯酰胺)-b-聚(丙烯酰胺基苯硼酸)(PNIPAM-b-PAPBA)和聚(N-异丙基丙烯酰胺)-b-聚(丙烯酰葡萄糖胺)(PNIPAM-b-PAGA)二嵌段聚合物.由于苯硼酸和葡萄糖基元之间在弱碱性条件下(pH9.3)形成硼酸酯共价键,两种二嵌段聚合物的水溶液混合后能自发形成以PAPBA/PAGA络合物为核,PNIPAM为壳层的高分子复合物胶束.由于硼酸酯共价键在pH值和葡萄糖浓度改变时能可逆形成和断裂,以及胶束PNIPAM壳层的温敏性,所制备的基于苯硼酸/葡萄糖可逆共价键的高分子复合物胶束对pH、葡萄糖和温度具有多重响应性.     

化学交联葡萄糖基取代聚膦腈水凝胶制备和胰岛素释放研究

在合成了葡萄糖基和甲氧乙氧基共取代聚膦腈的基础上,进一步通过向聚膦腈主链引入一定量带自由氨基的取代基,与戊二醛反应交联后,获得了具有化学交联点的聚膦腈水凝胶.该水凝胶与伴刀豆球蛋白(Con A)结合后,水凝胶的溶涨平衡性能表现出对葡萄糖浓度的依赖性.将负载有胰岛素的聚膦腈水凝胶交替置于含不同葡萄糖浓度(4 mg/mL和1 mg/mL)的介质中,可检测到在高浓度葡萄糖环境下,胰岛素的释放明显加快,而当葡萄糖的浓度降低后,在一段时间内几乎检测不到胰岛素的释放,但随着浸泡时间的延长,仍会逐渐出现胰岛素从凝胶缓慢扩散释放的现象.以上研究表明,化学交联的葡萄糖基取代聚膦腈水凝胶可用于对胰岛素的葡萄糖响应释放.     

PEO/PDMAEMA组成的半互穿网凝胶的辐射合成与电场响应性研究

利用γ辐射引发溶液聚合合成了 3种不同聚环氧乙烷 (PEO)含量的聚环氧乙烷 聚甲基丙烯酸N 二甲氨基乙酯 (PEO PDMAEMA)的半互穿网凝胶 (Semi IPNs) ,通过实验找到了合成这种半互穿网凝胶的最佳条件 .实验中发现PEO含量对凝胶的平衡溶胀度 (EDS)有明显的影响 ,当加入少量的PEO(～ 3wt% )时EDS明显增大 ,后随着PEO含量的逐渐增加 ,EDS又逐渐减小并趋于稳定 .这种Semi IPNs的凝胶有明显的电场响应性 ,其中PEO含量的不同 ,电场响应的效果也有明显的差别 ,以PEO与DMAEMA初始料液比为5∶95的凝胶电场响应性最好 .利用这种凝胶对中药三七进行吸附与电场循环控释得到了很好的效果     

pH响应性聚膦腈水凝胶的制备与表征

以N,N-二甲基乙二胺为阳离子型取代基, 甲基丙烯酸羟乙酯或烯丙胺为共取代基, 制备了同时带有pH响应性侧基和不饱和双键侧基的聚膦腈. 该聚合物的结构和组成经¹H NMR和FTIR确认后, 通过自由基引发交联得到聚膦腈凝胶. 凝胶在不同介质中的吸水率测试结果表明, 该阳离子型聚膦腈水凝胶的溶胀行为受聚合物侧基组成、介质pH、离子强度和阴离子价态影响显著, 有望与葡萄糖氧化酶结合后实现对胰岛素的葡萄糖响应释放.     

响应性水凝胶及其在生物医药领域应用研究进展

响应性水凝胶又称"智能水凝胶",是以水凝胶为基础,经修饰响应多种理化性质及微小环境变化,从而改变自身性质的一类水凝胶。响应性水凝胶目前广泛应用于生物医药领域、材料领域等,如:制备pH响应性水凝胶负载阿霉素(DOX)治疗癌症,温度响应性水凝胶制作3D生物打印材料用于创伤修复,葡萄糖响应性水凝胶治疗糖尿病足等。本文介绍了响应性水凝胶研究的国内外发展动态,包括响应性水凝胶的制备、修饰方法及其在生物医药领域的应用,并对未来的发展方向进行了讨论与展望。     

PVA/PAA水凝胶纤维的电刺激响应性能

以过硫酸胺为引发剂,在PVA水溶液中原位聚合丙烯酸单体,得到的PVA／PAA混合水溶液在凝固浴硫酸胺饱和水溶液中纺丝制备了物理缠结和氢固定网络形式的PVA／PAA水凝胶纤维。该纤维于NaCl溶液中在直流电场作用下具有电流－刺激敏感性,表现为溶胀、收缩、弯曲行为。纤维的弯曲速度和最大弯曲度随电场强度和凝胶网络中PAA含量的增加而增大,随电解质溶液离子强度的变化出现临界最大值。纤维向负极弯曲的过程中,在电场下自由离子和反庆子迁移引起的渗透压主导作用,弯曲过程主要是溶胀弯曲;向正极弯曲过程中,由于电化学反应和电场作用下产生的PH梯度导致凝胶网络构像变化主导作用,弯曲主要是收缩弯曲;弯曲由负极向正极转化过程中,两种机理对弯曲的影响相对平衡。     

苯硼酸聚合物刷微图案的制备及响应性能

以3-甲基丙烯酰胺基苯硼酸(MAPBA)为聚合反应单体,通过数字微镜器件(DMD)调控光辐照引发表面原子转移自由基聚合(ATRP)反应制备苯硼酸(PMAPBA)聚合物刷微图案.采用光学显微镜、X射线光电子能谱测试(XPS)和飞行时间二次离子质谱测试(TOF-SIMS)对所制备微图案的几何形状、化学组成及分布进行表征,结果表明PMAPBA聚合物刷微图案在硅基体表面的成功制备.研究了PMAPBA聚合物刷微图案的pH和葡萄糖响应性并采用激光共聚焦显微镜对其结果进行表征分析,结果表明随着溶液pH值的升高,苯硼酸发生电离产生带负电的亲水离子会阻碍免疫球蛋白(IgG)而促进葡聚糖(dextran)在其表面的吸附;此外,当溶液中加入葡萄糖后,电离产生的亲水离子不断与葡萄糖结合而导致IgG分子的脱落.这种具有pH和葡萄糖双重响应性的PMAPBA聚合物刷图案化表面能够为动态生物活性表面和药物可控释放系统的制备提供新的途径.     

基于G-四联体的聚多肽-DNA水凝胶响应性研究

利用铜催化的点击反应合成了侧链接枝DNA的聚多肽, 基于DNA自组装的理念, 将含有两段鸟嘌呤(G)的序列引入到体系中, 结合G-四联体在钾离子存在的情况下能够形成分子间四链结构的特性, 获得了具有热响应和离子响应性的聚多肽-DNA超分子水凝胶. 此凝胶制备过程具有原位、快速等特点, 构筑基元具有可设计的响应性和良好的生物相容性. 综合以上特点, 此超分子水凝胶在组织工程和三维生物打印等领域具有潜在的应用.     

聚乙烯醇磷酸酯水凝胶电刺激响应行为的研究

以脲为催化剂,将聚乙烯醇(PVA)磷酸酯化制成聚乙烯醇磷酸酯,再经戊二醛交联制备了一种新型的聚乙烯醇磷酸酯水凝胶.研究了水凝胶的溶胀性能,力学性能和电刺激响应行为.结果表明,该凝胶在NaCl水溶液中其平衡溶胀率随NaCl溶液的离子强度增大而减小.在离子强度为0~0.2的NaCl水溶液中,其弹性模量为0.300~0.356 MPa,抗张强度为91.5~137.8 kPa,断裂伸长率为32.0%~37.5%,且均随离子强度的增大而增大.在去离子水和NaCl水溶液中于非接触直流电场作用下,凝胶向电场负极弯曲,弯曲速度和应变随外加电压的增大而增大,并随NaCl离子强度的增大于0.005处出现极大值.在循环电场作用下,聚乙烯醇磷酸酯水凝胶的电刺激响应行为具有良好的可逆性.     

pH/葡萄糖双重响应含苯硼酸两亲嵌段共聚物的RAFT合成及自组装行为

采用可逆加成-断裂链转移聚合法(RAFT)制得PNIPAM-macroCTA大分子引发剂(2); 2与苯硼酸（PBA）衍生物单体（3）直接共聚合成了含苯硼酸的嵌段共聚物PNIPAM-b-PPBA(4),其结构经¹H NMR和GPC确证。采用¹H NMR和动态光散射(DLS)对4在溶液中的自组装行为进行了研究。结果表明：4具有pH和糖双重响应性，可形成以PPBA为核，PNIPAM为壳的胶束。     

刺激响应性水凝胶在肿瘤治疗中的研究进展

恶性肿瘤的治疗在临床中一直备受关注,由于肿瘤细胞的浸润性和顽固性,常规治疗通常会产生严重的毒副作用。相较于全身化疗,局部载药水凝胶的使用显著降低了全身毒性并可实现药物在肿瘤部位的持续递送。此外,经物理掺杂或化学修饰的刺激响应性水凝胶,还可响应环境条件变化(如温度、pH、光等),实现原位交联和药物可控释放,大大提高了临床顺应性和药物递送效率。本综述分类讨论了用于肿瘤治疗的刺激响应性水凝胶的设计策略;汇总了近年来此类水凝胶的研究进展及其药物递送方案;并针对该领域存在的实际问题提出了可能的发展方向。     

智能纳米水凝胶的刺激响应性研究进展

智能纳米水凝胶在药物输送与可控释放、医学诊断、生物传感器、微反应器、催化剂载体等方面有良好的应用前景。结合本课题组近年来的研究成果,分别介绍了具有温度刺激响应性、pH刺激响应性、光刺激响应性、磁场刺激响应性、分子识别刺激响应性和多重刺激响应性智能纳米水凝胶的研究进展。另外,对这几种智能纳米水凝胶目前存在的问题和今后的发展方向提出了一些粗浅的看法。     

苯硼酸类糖敏感材料的研究进展

糖尿病是由于胰腺分泌的胰岛素不足而引起的一种新陈代谢疾病。不间断地测定血糖浓度并依糖释放胰岛素是控制糖尿病的有效方法。因此,具有胰腺的反馈和平衡功能,能识别糖而产生刺激响应的智能系统,在糖尿病的控制和治疗方面有广泛的应用前景。糖作为生物体中的能源物质,与蛋白质、核酸并称生命体的三大组成单元,在生命活动中起着不可替代的作用。由于糖含有多个羟基,而苯硼酸可以与二醇、多醇羟基相互作用,故苯硼酸常被用于识别和感知糖,当荧光体与苯硼酸基团相连接时即可构建识别糖的荧光传感器。本文综述了近几年国内外关于含苯硼酸基团的糖敏感材料在生物医药领域的研究现状,重点介绍了苯硼酸类糖敏感药物缓控释智能材料和糖分子识别荧光探针的研究进展,展望了今后的研究方向。     

葡萄糖敏感型水凝胶最新研究进展

糖尿病是由于胰岛素分泌不足引起的一种新陈代谢疾病,对糖尿病的有效控制在于不间断的测定血糖浓度并适时的释放胰岛素.因此,能够对环境葡萄糖浓度变化做出应答的功能型高分子材料葡萄糖敏感水凝胶,在生物化学和生物医学领域引起了极大的关注.本文综述了近几年国内外葡萄糖敏感型水凝胶的研究现状,重点介绍了应用于胰岛素释放体系和生物传感器领域的载有葡萄糖氧化酶、伴刀豆球蛋白和苯硼酸基团等葡萄糖敏感型水凝胶的作用机理和最新研究进展,展望了今后的研究方向.