玉米醇溶蛋白高分子材料的制备与应用进展

作为一种天然高分子,玉米醇溶蛋白(Zein)具有疏水性、可降解性、抗菌性等特点。本文在介绍Zein结构、组成及性质的基础上,首先介绍了Zein的提取与脱色方法;然后,总结了通过小分子与高分子改性制备Zein基高分子材料的方法;最后,综述了基于Zein的高分子材料在食品、生物医药、纤维、粘合剂以及其他行业的应用研究进展。作为一类生物相容与生物可降解的天然高分子材料,Zein基材料在药物载体、食品包装、粘合剂等领域将具有更广泛的发展前景。     

仿生天然高分子水凝胶在医用材料方面的应用

天然高分子水凝胶具有高度水合的三维网络结构,显示出独特的粘附性,能有效地控制出血,减少二次感染,且生物相容性和生物降解性好,是一种理想的医用粘合剂材料。近年来,鉴于目前医用粘合剂研发制备中对水下湿粘性以及生物降解性能等要求越来越严格,具有耐水粘附性、生物安全性和形状可控性的新型粘附材料成为研究的热点和难点。自然界生物对各种基质的粘附性主要取决于其组成或结构,利用天然高分子水凝胶材料进行仿生,可以使其兼具优异的组织粘附性、止血抑菌性和形状可控性等特性,是解决上述问题的有效策略。本文概述了两种类型的仿生天然高分子水凝胶材料粘附机制,针对性地讨论了贻贝、藤壶、牡蛎的组成特性和咸水鱼、细胞外基质(extracellular matrix)的结构特点以及粘附机理,并介绍了相应仿生天然高分子水凝胶材料在组织愈合、伤口止血及药物递送方面的研究进展。最后,对仿生天然高分子水凝胶在未来的发展方向进行展望并为其提供相应的建议。     

废弃天然高分子基功能材料

从废弃高分子角度对废弃生物质的高附加值再利用进行综述,阐述了废弃生物质中天然高分子的类型以及废弃生物质中包含的大量天然高分子具有官能团丰富、可降解、生物相容、无毒无害等优异的性能,归纳了废弃生物质的传统处理方法及作为材料使用的再利用途径,介绍了废弃天然高分子用作复合材料、吸附材料、载体材料、能源材料、医用高分子材料、智能高分子材料等的研究进展,并对废弃天然高分子的资源化利用进行了展望。     

基于天然高分子的导电材料制备及其在柔性传感器件中的应用

天然高分子材料具有来源广泛、化学成分多样、生物相容性和生物降解性良好等优势,是一类绿色可持续再生资源.近年来,基于天然高分子的绿色柔性传感器件研究受到了国内外学者的广泛关注,并取得了长足的进展.本文以天然高分子导电材料为主线,总结了基于天然高分子制备导电材料的模板法和掺杂法.模板法直接以天然高分子材料的天然骨架结构作为基质,而掺杂法以天然高分子材料处理后的产物或衍生物作为基质.归纳了基于天然高分子的柔性导电材料在湿度、温度、应变、气流/气体、光、生物传感器件中应用的研究进展,最后展望了基于天然高分子的柔性导电材料在设计和组装柔性传感器方面的前景,为高效发展绿色柔性电子和天然高分子材料的高值化利用提供新思路.     

天然高分子材料研究进展

综述了近年来天然高分子材料的研究进展。主要介绍纤维素、木质素、淀粉、甲壳素、壳聚糖、其它多糖、蛋白质以及天然橡胶等天然高分子通过化学、物理方法以及纳米技术改性制备具有各种功能及生物可降解性环境友好材料的研究状况,并对此类新材料的应用前景进行了展望。     

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展望,有助于推动仿贻贝水凝胶作为新兴生物粘合剂在医学领域中的应用.     

天然高分子材料水凝胶的制备及其应用进展

水凝胶是一种由高分子聚合物构成的三维网络材料,用自然界中天然存在的高聚物及其衍生物材料构建水凝胶,具有生物相容性、环境敏感性高、生物可降解性和对环境无污染等优势。本文介绍了近几年天然高分子水凝胶材料在医药卫生、食品、农业和环保等领域的应用情况;并按材料来源的不同,分类综述了蛋白质、多肽类水凝胶,海藻多糖水凝胶,动物多糖水凝胶,植物多糖水凝胶,其改性和制备复合水凝胶的最新技术、功能特性以及应用领域;最后对天然高分子水凝胶制备的改进方向和重点应用领域进行了展望。     

天然高分子复合羟基磷灰石材料的制备与应用

羟基磷灰石(HA)是人类与动物骨骼中主要无机物组成成分,因其具有良好的生物相容性、生物活性和骨传导作用,作为新型合成生物材料已应用于骨组织的修复与替代技术。本文在介绍HA主要制备方法(如:沉淀法、乳液法、水热反应法、溶胶-凝胶法、机械化学法、固态合成法、水解法、超声化学法、热解法、模板法和电沉积法等)和应用的基础上,重点综述了各类天然高分子与HA复合材料的制备及应用研究进展。天然高分子,如:纤维素、淀粉、甲壳素、壳聚糖、蛋白(包括胶原蛋白、明胶、角蛋白、丝蛋白和植物蛋白)等,与HA复合后制备的天然高分子复合羟基磷灰石材料,在保持其生物相容性的同时,又能改善复合材料的机械性能与生物活性,使其可用于医用材料、载体材料和吸附分离材料。最后,本文指出为了满足生物体内的特殊环境(如强的韧性、与骨生长速度匹配性能等)及不同领域的要求,天然高分子复合HA材料需要发展的方向。     

生物分子响应性高分子材料

在智能高分子材料中,生物分子响应性高分子能够在糖类、多肽和酶等生物分子的刺激下发生宏观性质(如:体积、表面浸润性和硬度等)的大幅转变。生物分子响应性聚合物材料包括水凝胶、共聚物膜等类型,一般通过与生物分子间的氢键、分子间作用力等弱相互作用实现响应过程,在组织工程、功能材料、生物传感、药物可控释放等领域有广泛应用前景,吸引了大量科研人员的关注。与传统外源性刺激(温度、pH、光等)相比,生物分子作为刺激源的智能高分子材料具有更好的靶向性和生物相容性,能满足生物医用材料在人体内的应用,可以作为开发新一代精准药物的靶向释放平台。本文分别对糖类、蛋白、酶和DNA四类生物分子响应性高分子材料的结构设计、响应机制及相关应用进行概述,并对生物分子响应性高分子的发展方向作了展望。     

细菌纤维素的最新研究进展

纤维素是地球上含量最丰富的天然高分子材料,可分为植物纤维素和细菌纤维素两类.和植物纤维素相比,细菌纤维素具有更高的纯度和更好的性能.细菌纤维素具有多孔的纳米网状结构、高聚合度、高纯度、高结晶度、优异的力学性能和生物相容性等优点,作为一种天然可再生高分子材料,近年来备受关注.本综述介绍了制备细菌纤维素的主要方法,归纳总结...     

无机材料/天然高分子复合微球的制备研究进展

微球是一种新型药物载体,具有很大的开发与应用潜力.天然高分子具有良好的生物相容性、可降解性,易在生物体内分散,可制备成微球.无机材料(主要为无机矿物)力学性能优良,且价廉易得.通过天然高分子与无机材料两者耦合杂化作用,可优势互补、协同增效,进而产生许多优异的理化性能.使用无机材料改性天然高分子,通过乳化交联法、溶液混合法、原位合成法、挤出法等多种方法可制备得到无机材料/天然高分子复合微球.将无机材料/天然高分子复合微球应用于药物传递系统中,缓释效果明显,安全无毒害,且载体材料价格相对低廉,对于开发新型药物载体具有一定的意义.本文综述了近年无机材料/天然高分子复合微球的制备、载药与释药性能的相关研究,分析了常用制备方法的利弊,展望了复合微球的发展方向.     

高分子免疫佐剂材料

佐剂是一种添加到疫苗中,使疫苗能够非特异性地增强机体对抗原的特异性免疫应答的物质,是疫苗和免疫治疗的重要组分.为了解决当前市场上小分子和生物制剂佐剂靶向性差、系统暴露度高、生物毒性强等问题,具有免疫刺激活性和生物安全性的高分子材料正在成为免疫佐剂领域的研究热点.在本专论中,我们回顾了近年来发现的具有免疫刺激活性的天然来源或人工合成的高分子佐剂材料,并介绍了用来担载或键合小分子佐剂的高分子材料.提出了“高分子免疫佐剂材料”这一概念,并指出,高分子免疫佐剂材料不仅能够本身作为模式识别受体激动剂而激活免疫系统,具有相比于小分子佐剂更加安全可控的优势,并且可以与小分子佐剂以物理包埋或化学键合的方式相结合,控制抗原和小分子佐剂的体内传输与释放行为,进而增强免疫系统的响应.希望通过本专论的讨论,可以进一步明确对高分子免疫佐剂材料的理解,推动疫苗与免疫治疗这一新兴技术领域的发展.     

谷朊蛋白的改性及应用

近20年来,利用动植物等可再生资源代替当前广泛使用的石化材料成为热门研究方向,是消除污染、保护环境、实现绿色化学、推进人类社会与环境和谐发展的唯一途径.谷朊蛋白是谷类淀粉加工的副产物,是植物代谢产生的天然植物蛋白,一种生物可降解、可再生的天然高分子.由于其独特的粘弹性、延伸性、薄膜成型性和热凝固性等,越来越受到人们的重视,不仅拓宽了在食品工业中的应用领域,还可作为价格适宜、性能优良的高分子材料应用于其它领域.本文介绍了有关谷朊蛋白的组成、近年来国内外改性原理和方法,及其潜在的应用.     

外敷用高分子材料研究进展

皮肤受损后需要立即使用外敷材料,从而加速止血、保护创面、防止细菌感染,并促进创面愈合。本文在介绍伤口的分类和敷料的选择的基础上,就典型的敷料制备、干燥和成型技术,以及目前常见的外敷材料药物负载方法进行了概述。其次,重点阐述了天然高分子和合成高分子外敷材料的最新研究进展。其中天然高分子因其生物相容性好、生物可降解等特点,常用于治疗烧伤、创伤引起的皮肤和组织缺损。而合成高分子优点为:具有很长的保质期、较强的机械性能和较低的炎症反应,几乎没有携带病菌并传播的风险。目前,改性天然高分子、合成高分子及其复合材料已经在生物医药、材料学领域受到越来越多的关注。纳米技术和药物控释技术的发展,将会大大推动外敷材料的研究开发并拓宽其应用领域。     

天然高分子细胞培养基质的研究进展

天然高分子材料如壳聚糖、丝素蛋白和胶原蛋白等具有异体抗原性弱、生物相容性好、可生物降解且能促进细胞粘附、生长和增殖等优点。同人工合成高分子材料相比,天然高分子几乎不含有机溶剂和引发剂等物质,生物安全性高,是细胞培养基质的首选原材料。近年来,随着生物科技的发展,其新功能也不断被发现并受到学术界的广泛重视。本文综述了天然多糖类和天然蛋白质类高分子材料的理化性质及在细胞培养基质领域中的应用,对目前所存在的一些问题进行了描述并预测其发展动向。     

角蛋白改性材料及其应用研究进展

在对角蛋白的结构、分类、提取方法进行介绍的基础上,主要从天然高分子材料的角度,对角蛋白的改性、材料制备及其应用研究进展进行了综述。角蛋白材料常用物理共混和接枝聚合方法进行改性,从而制备环境友好的复合材料;角蛋白的降解主要采取微生物法和酶解法。由于角蛋白水解可产生多种氨基酸,并且具有良好的生物相容性和生物降解性,其主要用作医用材料、药物缓释材料、日用材料、食品包装材料、地膜材料,也可作为较好的重金属离子吸附剂和废水脱色剂。总之,对角蛋白材料的开发和应用具有非常广阔的前景。     

壳聚糖及其衍生物在组织工程中的应用

壳聚糖由于具有良好的生物相容性、生物可降解性以及具有可反应的活性基团,因而在生物、医学等领域具有广泛的研究和应用。随着组织工程学研究的深入,壳聚糖及其衍生物材料作为天然高分子组织工程支架越来越受到重视,综述了近年来国内外壳聚糖及其衍生物在组织工程上的研究和应用情况,包括壳聚糖及其衍生物支架材料的制备方法、壳聚糖的改性以及壳聚糖复合材料等。     

水凝胶在人工眼角膜上的研究进展

理想的人工角膜植入材料要求物理化学性质稳定、生物相容性好、透光性高以及透气性好等,同时还应具有一定的折射能力,使得植入后能够达到矫正视力的目的。水凝胶因良好的生物相容性,及其对水溶性代谢产物如葡萄糖、营养物质、氧气等高的透过性,在眼科材料领域得到了非常广泛的应用。本文主要介绍了水凝胶材料在人工角膜上的研究进展,包括天然高分子水凝胶、合成高分子水凝胶、IPN互穿网络水凝胶以及高折射率有机-无机复合水凝胶。     

基于壳聚糖的纳米药物传递体系

壳聚糖作为天然高分子材料,不仅安全无毒、而且具有良好的生物相容性、可生物降解性等优点,在药物传递领域作为纳米载体倍受关注。壳聚糖基纳米载体材料制备条件简单温和,近年来,其相关研究也颇为新颖。本文以载体形成的驱动力作为切入点,从共价交联、离子相互作用、聚电解质络合物和疏水改性四个方面,总结不同种类壳聚糖基纳米载体的构筑方法,同时介绍该载体对药物传递中载药量、载药率、释放行为以及细胞毒性等方面的影响,在此基础上展望其未来的应用前景。     

生物特异性功能高分子

模仿天然生物活性高分子关键作用点的化学组成，在高分子链上接上各种官能团或化学残基，制备具有与该天然高分子相似生物活性的高分子，即生物特异性功能高分子。本文主要介绍拟肝素高分子和似粘连 蛋白高分子两种生物特异性功能高分子。