聚合物Janus微粒材料的制备与应用

聚合物Janus微粒是指具有各向异性微观结构的微/纳米聚合物粒子。因在乳液稳定、聚合物混合、可控组装、生物医药、多相催化和功能涂层等领域有重要的应用价值,聚合物Janus微粒材料的可控制备和应用研究已成为新型多功能和智能高分子材料研究的前沿领域。本文首先归纳了聚合物Janus微粒在制备方法、环境响应类型和应用领域的最新进展,进而分析了不同制备方法的优缺点。表面选择性修饰、微流体合成技术、自组装和种子聚合等方法都可用于制备具有可控尺寸、微观结构和表面性质的聚合物Janus微粒,但纳米级微粒微观结构的精确控制和大量合成还存在一定的挑战。环境响应性多组分聚合物Janus微粒在自组装和药物控释方面有其特殊的优势,而简单高效的种子聚合法有望应用于工业生产聚合物Janus固体表面活性剂。预计天然和多功能型聚合物Janus微粒的制备和应用研究将会是未来发展的趋势。     

PNIPAM温敏微凝胶在生物医学领域中的应用研究

水凝胶因其良好的生物相容性及环境刺激响应性而在生物医学领域有着广泛的用途,但仍存在机械强度差、响应速度慢、不能生物降解等缺点。针对这些问题,特别是宏观水凝胶响应慢的问题,我们近年来以具有温度敏感性的聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)微凝胶为基础,设计制备了一系列生物材料,分别应用于药物控释、生物传感以及组织工程等生物医学领域。我们设计制备了具有良好葡萄糖敏感性的PNIPAM微凝胶,实现了可自我调控的胰岛素可控释放。以PNIPAM微凝胶为基础,提出了新的聚合胶态晶体阵列光学传感方法,设计制备了多种可快速响应的新型生物光学传感器。实现了PNIPAM微凝胶的实时凝胶化,并将其发展成为一种新型的可注射细胞支架材料。进一步利用该体系的可逆性,提出了制备在药物筛选、肿瘤研究以及组织工程等领域有重要用途的多细胞球的新方法。     

可控释放一氧化碳的纳米材料及其生物医学应用

一氧化碳（CO）是一种内源性气体信使分子,具有广泛而复杂的生理学功能.CO分子的生理学效应与其浓度、位置和作用时间密切相关.而现有的一氧化碳供体普遍存在着稳定性较差,剂量难以把控,缺乏靶向性以及对正常细胞和组织器官具有潜在的毒副作用等问题,限制了其进一步的应用.随着纳米科学技术的迅速发展,国内外研究者们构建出一系列能够实现可控释放CO的多功能纳米材料,并将其用于生物医学领域.结合纳米材料自身独特的性能优势,分类介绍了多种内源性/外源性刺激响应型CO控释纳米材料,并概述了可控释放CO的纳米药物在抑制炎症反应、抗菌和肿瘤治疗等生物医学领域的应用,最后对CO控释纳米材料在生物医学领域面临的挑战和发展前景进行了总结和讨论.     

二氧化硅室温磷光纳米材料的制备及其细胞成像应用

利用溶胶-凝胶法制备了非金属掺杂的二氧化硅室温磷光纳米材料,探讨了这种纳米材料的可控制备、光谱性质、细胞毒性和细胞成像。通过TEM和XRD对此材料的形貌和结构进行表征。结果表明,所制备材料为二氧化硅非晶材料,粒径约为50 nm。通过荧光分光光度计对此材料的荧光和磷光光谱进行表征,结果表明,此材料最大激发峰处于280 nm,最大荧光发射峰处于335 nm,最大磷光发射峰处于440 nm。此材料还具有良好的环境稳定性,在空气中放置3个月,其磷光强度基本不发生变化,表明其具有良好的长期稳定性。 MTT及激光共聚焦显微成像分析结果表明,此材料具有良好的生物相容性且可顺利进入细胞,并定位在溶酶体,因此有望作为新型溶酶体纳米探针在生物医学领域得以广泛应用。     

抗蛋白质非特异性吸附材料及其在生物医学领域中的应用

生物材料是用于人体组织和器官的诊断、修复或增进其功能的一类高技术材料,但由于蛋白质非特异性吸附现象的普遍存在,对这些材料造成污染,有时甚至危及生命安全。因此,研究具有抗蛋白质非特异性吸附性能的材料已成为生物医用材料领域的研究热点。本文首先介绍了蛋白质的吸附过程及材料抗蛋白质吸附的机理,重点综述了生物医学领域中广受关注的抗蛋白质吸附材料及其在生物医学领域中的应用,并对未来的发展趋势做了展望。     

组织工程细胞支架及其细胞亲和性改进研究进展

综述近年来组织工程中有关细胞在材料上粘附的机理研究并从生物学观点和材料观点来分析影响细胞亲和性的因素,介绍了目前研究中的改性生物医学材料细胞亲和性的研究方法,并对今后的研究提出了建议。     

水性光引发剂研究进展及其在生物医学中的应用

近年来,水性光固化技术被越来越多地应用于生物医学领域,如牙科材料、3D生物打印、体外聚合、细胞封装等。水溶性好、细胞毒性低、引发效率高的水性光引发剂是光固化技术在生物医学领域广泛发展应用的关键物质。为此,研究人员做了大量的工作,设计开发了一系列性能优良的水性光引发剂,并研究了其在药物控释、生物仿生解毒器、细胞传感器、软骨修复、断层扫描体积生物打印、生物组织粘合剂、光动力肿瘤治疗等方面的应用效果。本文概述了水性光引发剂的种类、作用机制以及在生物医学中的一些应用研究,并对水性光引发剂的发展方向进行了展望,希望能为水性光引发剂的发展以及应用带来一些启发。     

功能聚氨酯的研究进展

聚氨酯原材料来源广泛,是一类性能可高度调节的特殊高分子材料,已被广泛应用于诸多领域。本文介绍了高性能聚氨酯材料的发展状况和最新研究方向,综述了近年来聚氨酯材料在生物医学、导电、形状记忆及机械响应等领域的应用和研究进展,并讨论了聚氨酯在不同领域应用中存在的问题。最后,在此基础上展望了功能聚氨酯材料在不同领域的发展前景。     

碳纳米材料的细胞生物效应

碳纳米材料包括富勒烯如C60、金属富勒烯、碳纳米管及其衍生物等.这一类纳米材料不仅在环境和生物医学领域已有大量的基础研究成果,而且具有广泛的应用前景.因此,理解它们与细胞相互作用的过程和相互作用机制,对阐明它们的生物医学功能十分重要.尤其是这类纳米颗粒是否能够进入细胞,如何进入细胞,在细胞内的定位,以及对细胞的生物学功能有何影响,本文对这些问题,从不同的方面进行了综述和探讨.为这类纳米材料的生物医学应用提供了较为系统的基础知识.     

铁氧体磁纳米结构的制备、表征及其在靶向药物释放领域的应用研究

以应用需求为目的对纳米材料的组成、结构和形貌进行设计合成是当前纳米材料化学研究的热点问题之一.磁性中空纳米结构及一维磁纳米结构在生物医学、催化、电子、信息以及纳米器件等领域都具有广泛的应用,有关其制备和应用方面的研究倍受科学家们的关注.本论文主要以实现磁纳米结构的生物医学应用功能为目的,设计材料的结构并通过一些简单有效的化学方法来实现磁纳米材料的组成、结构和性能的可控制备,为促进其应用提供良好的材料基础,同时初步探索磁性纳米材料在靶向药物释放方面的应用.论文主要包括如下内容.     

吞噬二氧化硅微粒对HepG2细胞黏附和迁移的影响

通过Stber溶胶-凝胶法制备了掺杂荧光染料的二氧化硅微粒.透射电子显微镜表征其直径分别为80、160和500nm.在荧光显微镜下观察HepG2细胞对不同尺寸微粒的吞噬并采用流式细胞仪研究了微粒进入细胞的途径.检测了二氧化硅微粒的细胞毒性,通过划痕修复实验、细胞黏附和Transwell细胞迁移实验研究了吞噬二氧化硅微粒对细胞黏附和迁移能力的影响.实验结果表明,HepG2细胞主要通过网格蛋白介导的胞吞途径对二氧化硅微粒进行吞噬,4℃培养和叠氮化钠处理都会抑制胞吞的效率.在浓度为0～200μg/mL范围内,直径为80nm的二氧化硅微粒会对细胞造成浓度依赖的细胞毒性,而直径为160nm和500nm的二氧化硅微粒没有对细胞存活率造成明显的影响.但是,吞噬三种尺寸的微粒后,细胞的黏附和迁移能力都有较明显的下降,推测原因可能是由于胞吞过程对细胞骨架造成了损伤.     

微纳米图案化表面对细胞行为的影响

在再生医学领域中,材料对细胞生长和组织修复的调节作用一直是极为关键的问题.随着表面图案化技术的发展,在材料表面制备规则、可控、种类多样的图案化区域成为可能,因而该技术被广泛应用于再生医学、组织工程以及细胞诊断等相关学科领域.通过微纳米表面图案化方法,改变材料的化学性质和拓扑结构,从而实现对细胞粘附、迁移、增殖、凋亡、基...     

3D打印海藻酸钠基功能材料的研究进展

海藻酸钠优良的生物相容性和生物可降解性赋予其在生物医药领域广阔的应用前景,如何实现利用海藻酸钠制造生物医用材料、组织、器官成为推动其优良性能在生物医学上应用的重要挑战之一.3D打印技术拥有对结构的可控设计和材料的高利用率的优点,在生物材料的个性化定制加工方面具有独特的优势.本文介绍了海藻酸钠的性质特点,并综述了3D打印...     

同步辐射红外光谱成像技术对细胞的研究

同步辐射红外显微光谱技术凭借其超高亮度和高空间分辨率的优势,已经在多学科领域中取得了大量的研究成果。特别是在生物医学领域,同步辐射红外显微光谱可以对无染色、无标记的生物样品进行无损检测并可获得生物分子的大量结构信息,因此得到广泛应用。随着同步辐射红外显微光谱技术的发展,生物化学家和光谱学家已经将研究的重点从组织层次的红外光谱成像（组织红外光谱成像）扩展到细胞层次的红外光谱成像（细胞红外光谱成像）,并在近十年的研究中取得了大量的研究成果,但同时也暴露出一些问题,例如（1）细胞或介质中的水在红外光谱酰胺Ⅰ谱带具有很强的吸收;（2）不平整的细胞表面会导致红外光谱中产生Mie散射;（3）细胞红外光谱的复杂性和不确定性会影响数据分析的有效性和准确性。另一方面,生化学家和光谱学家也为解决这些问题采取了许多有用的策略。因此,本综述首先从样品制备、实验设计以及数据分析等方面对最近十年来细胞同步辐射红外光谱成像技术取得的成果进行了总结,随后介绍了目前细胞红外成像技术面临的问题以及解决策略。我们相信,通过多束同步辐射红外光与焦平面阵列（FPA）探测器的结合,同步辐射红外光谱成像技术在对细胞的结构和功能研究中以及其他领域不同材料的研究中都会逐步显示出独特的作用。     

冷冻干燥法制备聚合物基新型材料及其应用

冷冻干燥法是一种环境友好、经济高效的制备通孔先进材料的成型方法,采用冷冻干燥技术高效可控地构筑多孔结构材料备受关注.近年来采用冷冻干燥法制备出的聚合物基新型材料,在不同功能材料领域展现出广阔的应用前景.本文综述了国内外通过冷冻干燥法制备聚合物新型材料的研究进展,对其在生物医学、环境保护、导电以及气体检测方面的应用进行了总结,并展望了其发展趋势.     

微流控芯片细胞实验室

以作者所在课题组近年开展的研究工作为基础,阐述了微流控芯片细胞实验室的平台特征,并从细胞个体、群体和多细胞生命体研究等三个方面概述微流控芯片细胞实验室的应用对象特征,显示其在生物医学领域的应用前景。     

微流控液滴技术及其应用的研究进展

微液滴具有体积小、比表面积大,速度快、通量高,大小均匀、体系封闭,内部稳定等特性,在药物控释、病毒检测、颗粒材料合成、催化剂等领域中均有重要应用.微流控技术的发展为微液滴生成中实现尺寸规格、结构形貌和功能特性等的可控设计和精确操控提供了全新平台.本文概述了微流控液滴技术的基本原理、液滴生成方式及其基本操控,比较分析了微液滴的传统制备法与微流控合成法的异同,介绍了近年来微流控液滴技术在功能材料合成、生物医学和食品加工等领域中的研究新进展,探讨并展望了微流控液滴技术的潜在价值和未来发展方向.     

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。     

聚合物晶胶的制备、性能及生物医学应用

利用低温凝胶化技术制备的聚合物晶胶,具有贯通多孔结构,因其化学/机械稳定性,可用于生物微粒（质粒、病毒、细胞器）和细胞的分离、生物分子和细胞的固定化载体以及组织工程三维支架等领域。本文详细介绍了聚合物晶胶的制备条件（如单体浓度、冷冻过程、引发剂浓度、溶剂等）与其结构、性能的关系;同时,对聚合物晶胶功能化改性及其在生物物质的色谱分离和生物医学领域的应用进行了总结与展望。     

贵金属基纳米酶的研究进展

贵金属纳米材料在纳米尺度具有独特的光学、 电学性质及优异的催化性能, 是一类重要的功能纳米材料. 基于贵金属材料的纳米酶研究是贵金属纳米材料在生物医学领域的一个前沿研究方向. 贵金属基纳米酶具有特殊的光学性质、 较好的化学稳定性、 可调控的类酶活性及良好的生物相容性, 是目前纳米生物医学领域的热点研究材料. 本文总结了贵金属基纳米酶的活性种类、 活性机理、 活性调控以及在生物医学等领域的潜在应用.