贻贝黏附蛋白启发的甲壳素纳米晶须增强湿态黏附水凝胶的研究

报道了一种力学性能优良,湿态生物组织黏附能高的黏附水凝胶.该凝胶由丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯和3-三烯十五烷基-1,2-邻苯二酚共聚,与壳聚糖复合、并由甲壳素纳米晶须增强而成.该凝胶网络含有可逆和不可逆交联作用.其中可逆物理作用包括阴阳离子聚电解质静电吸引、烷基链疏水缔合、苯环π-π堆积、阳离子-π、氢键和拓扑纠缠.由这些物理键形成的次级网络的可逆形成/破坏为水凝胶形变提供了能量耗散,从而提升了其断裂韧性.另一方面,水凝胶的快速吸水能力破坏了湿润基体表面的水合层,使凝胶表面基团能与组织表面形成物理键和化学键的界面相互作用,从而共同促进水凝胶与湿态组织的强韧黏附.水凝胶的断裂强度可达276.4 kPa,对湿润猪皮的界面黏附韧性可达831 J/m²,在水下对猪皮的界面黏附韧性约达236 J/m²,猪皮和猪肝伤口闭合强度分别可达26.2和16.5 kPa.该黏附凝胶适合作为免缝合的伤口闭合黏胶材料.     

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...     

高通透超分子水凝胶:开拓组织再生新思路

清华大学刘冬生等用DNA超分子水凝胶负载神经干细胞对脊髓全横断损伤的大鼠进行治疗,使其运动功能显著恢复.研究发现材料的高通透性是干细胞响应自体原位信号调控,实现在损伤部位增殖、分化形成具有完整功能的新神经网络的关键.该项研究为未来的组织再生研究开拓了新思路.     

高强度双网络水凝胶的增韧机理

双网络水凝胶(DN凝胶)是由具有很强的结构非对称性的两种聚合物形成的特殊的聚合物互穿网络。相对于单一聚合物网络(SN凝胶)而言,DN凝胶的机械强度和韧性都有惊人的提高,其拉伸断裂应力和断裂应变分别能达到1~10 MPa和1000%~2000%、韧性(撕裂能)可以达到102~103J·m-2。DN凝胶性能的提高,主要是由强对称结构的第一重网络(刚而脆)与第二重网络(软而韧)相互缠结和互穿的结果。对DN凝胶断裂过程和增韧本质的理解是设计下一代具有理想机械性能的DN凝胶的关键所在。一些DN凝胶表现出大的滞后、屈服、细颈和软化现象,而这些现象用经典的Lake-Thomas断裂理论是没有办法解释的。根据DN凝胶的滞后和细颈等实验现象,Brown和Tanaka等提出了"破坏区"理论来解释DN凝胶超乎寻常的高韧性。最近,龚剑萍等提出的"牺牲键"理论也已经很好地应用于设计和制备具有新型微纳米结构的高韧性DN凝胶。本文着重阐释了DN凝胶的增韧机理,总结了这一领域的最新研究成果,并讨论各种因素对凝胶韧性的影响,最后对DN凝胶增韧机理存在的问题和研究方向进行了展望。     

丝素蛋白-聚氨酯水凝胶的制备和性能

以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、聚乙二醇（PEG）、聚氧化丙烯二醇（PPG）等为主要原料,合成了一系列—NCO封端的水性聚氨酯（PU）预聚体,与自制的丝素蛋白（SF）水溶液混合进行交联反应,制备出丝素蛋白-聚氨酯（SF-PU）水凝胶。研究了SF-PU水凝胶的合成工艺,对SF-PU水凝胶进行了红外和电镜表征及性能测试,...     

含有锂皂土/聚多巴胺复合纳米微粒的再生丝蛋白水凝胶

在辣根过氧化物酶/过氧化氢酶促交联(化学交联)制备再生丝蛋白化学交联凝胶的过程中,通过引入锂皂土/聚多巴胺复合纳米材料作为第二组分,以调节反应并提高化学交联效率;再经乙醇熟化后,再生丝蛋白化学交联凝胶中可进一步形成物理网络,进而得到双交联凝胶.结果表明,第二组分的引入不仅能够提高再生丝蛋白化学交联水凝胶的力学性能,并有利于后续均匀物理交联网络的形成,致使最终所得双交联水凝胶具有更好的力学性能.同时,由此制备的双交联水凝胶传承了再生丝蛋白良好的生物相容性以及与交联结构密切相关的生物降解性,并具备了诱导干细胞成骨分化的能力,因而在软骨修复等领域具有潜在的应用价值.     

含水溶性碳笼烯的水凝胶

含水溶性碳笼烯的水凝胶陈立桅郑磊洪瀚李子臣周锡煌李福绵（北京大学化学系北京１００８７１）关键词水溶性碳笼烯，水凝胶，超氧负离子随着碳笼烯（Ｃ６０，Ｃ７０，ｆｕｌｅｒｅｎｅｓ）的简便制取方法［１］的问世，其应用，特别是其材料化自然被提到日程上来．...     

仿贻贝水凝胶在组织愈合中的应用研究

手术线缝合和订皮钉固定是外科手术中修复组织损伤的常规方法,但是对于相对脆弱的软组织,使用组织粘合剂是代替常规组织修复的重要方法之一.尽管合成的组织粘合剂已经得到广泛应用,但是仍然存在一些缺点,例如湿润环境中粘合性差和潜在毒性等.纤维蛋白胶具有良好的止血性能,但是存在拉伸性和粘附性差、价格昂贵等缺点.仿生粘合剂作为组织粘附剂、止血剂或密封剂在临床手术中应用广泛.然而,在组织创伤的修复应用中,发展耐水粘附、具有生物相容性,多功能一体化的医用粘合剂是近年来研究的热点和难点.自从Messersmith课题组报道了受贻贝启发的多功能聚多巴胺涂层以来,含有酚羟基的材料由于其抗氧化、抗菌消炎等功效,被广泛地应用于医学、食品、化妆品和水处理等领域.仿贻贝水凝胶具有优异的组织粘附性、止血抑菌性、生物安全性和可塑性,是理想的医用粘合剂材料.概述了多酚-合成高分子水凝胶、多酚-生物大分子水凝胶、多酚-无机纳米材料复合水凝胶以及聚多巴胺纳米颗粒复合水凝胶在组织粘附、止血抑菌等方面的研究进展和在组织愈合中的应用探索.总结了多酚水凝胶作为医用组织粘附剂、止血剂、密封剂仍需解决的关键问题,并对此领域的发展趋势进行了...     

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。     

高分子增强水凝胶的制备策略及机理

高分子水凝胶是一类在医学、制药、软骨组织工程、人工肌肉、仿生制动器和吸附剂等领域具有广泛应用前景的高分子材料,但是由于高分子水凝胶的机械强度较低,很大程度上限制了其应用。近年来,高分子增强水凝胶受到许多国内外科学家的广泛关注。研究证明,增强后的高分子水凝胶具有抗溶胀性、较强的韧性、超高机械强度的特点,具有显著的应用价值。本文介绍了高分子水凝胶的概念、高分子水凝胶增强的机理,并详细归纳了高分子增强水凝胶的制备策略,主要包括浸泡在电解质溶液中制备水凝胶、纳米复合水凝胶、多网络水凝胶,总结了最新的研究进展。最后,基于目前高分子水凝胶存在的一些问题(如部分水凝胶生物相容性差、水凝胶在人体内无法降解、导电性差等),对未来高分子增强水凝胶发展以及可用于扩大天然材料应用领域、生物领域、环境修复领域做出了展望。     

糖超分子水凝胶在组织工程领域的研究进展

组织工程的一般策略是使用生物支架作为人工基质替代天然细胞外基质(ECM)支持细胞的生存和各项功能,从而形成新的组织.作为一类重要的生物大分子,糖质(glycan)是ECM的主要组分,其所承载的基质和信息功能使其成为一种极有潜力的制备组织工程支架的原材料.与此同时,基于可逆非共价相互作用的水凝胶,因其可以实现对水凝胶时空结构的精确操纵,从而模拟细胞所需的生存环境,促进组织的再生修复,近年来得到了重视和研究.本文从模拟ECM的结构和功能切入,将糖质功能与非共价作用结合起来,介绍多种糖动态超分子水凝胶的设计思路和构筑原理,讨论其在组织工程应用中需要实现的关键性能,并对其在该领域的发展趋势进行展望.     

可拉伸超韧水凝胶的制备和应用

综述了可拉伸超韧水凝胶的设计原理及其在组织工程和柔性电子器件领域的应用.通过将网络结构层次、化学结构、增韧机制与宏观力学性能相结合,重点讨论了单网络水凝胶、双网络水凝胶、纳米复合水凝胶及其它水凝胶等可拉伸超韧水凝胶的研究进展,并总结和展望了新思路和新方向.     

双载药丝蛋白水凝胶的构筑及其释药性能研究

可注射水凝胶因其可以长时间在肿瘤病灶部位缓慢释放药物及避免外科手术风险等而备受关注.本工作将载有盐酸阿霉素(DOX)的介孔硅分子筛SBA-15/DOX与混有血管阻断剂康普瑞汀磷酸二钠盐(CA4P)的再生丝蛋白(RSF)水溶液均匀混合后,根据丝蛋白能在多种促进条件下易形成β-折叠构象并成为物理交联点/区域的特性,通过超声...     

壳聚糖基智能水凝胶的研究进展

壳聚糖是一种天然高分子,含有氨基和羟基等特征基团;水凝胶是一种高分子交联网络体系,具有亲水性,在水中能够溶胀并保持大量水分而不溶解;“智能化”是自发地对外界环境刺激产生响应的一种特性.壳聚糖基智能水凝胶具有良好的生物相容性和可降解性,正倍受广大研究学者的关注.文章综述了近年来关于pH敏感型、温度敏感型以及pH/温度双重敏感型壳聚糖基智能水凝胶的研究概况,介绍了壳聚糖基水凝胶在医学领域如组织工程、药物释放方面的应用并对其未来的发展方向进行了探讨.     

LCST类水凝胶开关效应的研究进展

本文综述了LCST水凝胶的研究进展,详细论述了水凝胶的各种体积相变机理,以及亲疏水基团、介质的离子性、pH值等因素对凝胶性能的影响,分析探讨了这类水凝胶的开关效应在药物控释、物质分离、酶的固定以及电磁感应元件等方面的应用。     

两性离子水凝胶的制备及生物医学应用

两性离子水凝胶是一类含有两性离子聚合物的凝胶材料,其分子结构中的阴阳离子基团能与水分子紧密结合,形成致密的水合层。这种静电诱导水合作用使得两性离子水凝胶具有极低的生物黏附性,能有效抵抗非特异性蛋白、细胞、细菌等的黏附,具有极低的免疫原性。这些特性使得两性离子水凝胶在生物医用领域有广阔的应用前景。本综述首先介绍了两性离子水凝胶的结构及性质,然后概述了其分类和制备方法,并进一步总结了其在组织工程、药物载体、创伤敷料、生物传感器、医疗器械水凝胶涂层等生物医学领域中的应用。最后展望了两性离子水凝胶未来的发展方向。     

新型含胆酸功能基生物降解性水凝胶的合成与表征

合成了N-胆酰胺己基-甲基丙烯酰胺(CAHA)单体,将其与聚乳酸-聚乙二醇-聚乳酸双丙烯酸酯(APLEG)共聚制成了一种新型含胆酸功能基生物降解性水凝胶(CAHY).用红外(FT-IR)、核磁(H1NMR)、质谱(MS)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)和示差热分析(DSC)研究了其结构与性能.结果表明:随着共聚物中胆酸单体(CAHA)比例的增大,干态CAHY水凝胶熔融温度及熔融焓变增大,热失重逐渐减小(300℃时总的热失重小于6%),而其孔状网络结构致密性增大,孔径变小(290μm～8μm).制得的CAHY水凝胶吸水溶胀率可达1300%～1700%.     

基于PEG-DOPA的可降解水凝胶的制备及性质

多巴(DOPA)作为一种生物配体,由于其独特的生物粘附性在近来的研究中受到广泛关注。本研究中将DOPA分子和二硫键修饰于四臂聚乙二醇分子(T-PEG)的末端,利用高碘酸钠(NaIO4)实现其快速交联,得到了水凝胶。研究表明,该水凝胶在不同浓度的谷胱甘肽(GSH)作用下可实现在不同时间的降解,DOPA分子的引入显著提高了该水凝胶的机械强度。3D细胞培养及毒性测试表明,该水凝胶对骨髓间质干细胞(BMSCs)的生长有较好的促进作用。     

含L-乳酸基的聚丙三醇水凝胶的合成及性能

以L-乳酸和环氧氯丙烷等原料,设计、合成出含L-乳酸基的聚丙三醇水凝胶。用核磁共振碳谱、X-射线光电子能谱和扫描电镜表征了其结构和形貌。通过控制反应条件,合成了不同L-乳酸基含量和平衡溶胀率的聚丙三醇水凝胶。化学滴定分析表明,在选定的合成条件下,L-乳酸基的引入率约为86%,其含量可达到17%。溶胀实验表明,凝胶具有显著的pH、离子强度敏感性和快速、可逆的响应速率。体外释药实验显示,载药凝胶具有随溶胀环境pH变化的释药性能。