两性离子聚合物的生物应用

两性离子聚合物具有亲水的阴、阳离子基团,能够高度水化从而具有独特的抗生物污染性能,即能够阻抗非特异性蛋白质的吸附、细菌黏附和生物膜的形成,这种特性使得此类材料在生物医学等相关领域得到越来越多的应用。本文概略介绍了现有两性离子聚合物的抗生物污染机理——空间排斥效应和水化理论。基于抗生物污染性质,两性离子聚合物可用于防污涂层、抗菌涂层、抗凝血材料、生物医学诊断、药物传输、基因传递载体、分离膜以及船体涂料中。本文综述了两性离子聚合物的应用进展,分析了当前研究中需要解决的问题以及发展趋势,并展望了其应用前景。     

两性离子聚合物的合成及应用

两性离子聚合物因独特的链结构,使其具有卓越的化学性能、良好的热稳定性与水化性能,尤其是具有"反聚电解质效应溶液行为"这一特点,近年来引起了广泛关注。因大多数两性离子聚合物链内引入了—OH,—COOH,—SO3H等亲水基团,使其具有抗蛋白质污染、抗细菌黏附及抗凝血等性能。迄今为止,人们已合成了很多新型的、功能化的两性离子聚合物并将其应用于石油工业、生物医用材料、药物合成和污水处理等各个领域。本文主要对两性离子聚合物的结构、性质、合成方法、应用、最新研究成果及发展前景等作了简单的概述和分析,并对它的合成方法和应用作了主要介绍,以期对两性离子聚合物的研究和发展有所借鉴。     

两性离子聚合物的制备及其对酶活性的影响*

以具有生物相容性的羧基甜菜碱甲基丙烯酸酯(CBMA)为单体、过硫酸铵为引发剂、亚硫酸钠为还原剂,采用自由基聚合工艺制备了羧基甜菜碱两性离子聚合物PCBMA,并对其进行核磁氢谱和凝胶渗透色谱表征,结果显示聚合物具有预期结构。进一步以葡萄糖氧化酶(GOD)为模型酶,分别制备了添加和未添加聚合物PCBMA的GOD溶液,在四种不同温度下探究酶的活性与时间的关系。结果表明,添加PCBMA的GOD在65℃条件下经过12h后,其活性浓度是对照样GOD 1h时活性浓度的103%;未添加PCBMA的对照样12h后GOD活性浓度仅为1h时的35%。羧基甜菜碱两性离子聚合物能够有效地维持酶的活性,并且温度越高聚合物对酶活性维持的效果越明显。     

聚合物蛋白质类药物单分子修饰的发展和展望

随着基因组学、生物化学、分子生物学及多肽合成等科学技术的发展,蛋白质及多肽药物已成为跨国医药企业竞相争夺未来生物医药领域的一个制高点。但是蛋白质类药物的临床应用受到了其理化及生物特性的种种限制,为了改善治疗效果,近年来聚合物修饰的蛋白质类药物有了长足的发展。本文着重回顾了蛋白质类药物聚乙二醇修饰的发展和现状,以及由此获得的优点和局限性;同时介绍了其它新型生物相容性聚合物蛋白质类药物修饰的最新研究进展,探讨了蛋白质类药物的"后聚乙二醇修饰"时代的可能方向和应用前景。     

聚合物涂层技术在毛细管电泳分离蛋白质中的应用

影响毛细管电泳分离蛋白质效率和重现性的主要原因是毛细管壁对蛋白质的吸附.本文综述了解决这一问题的途径,包括极端pH值法、添加小分子添加剂、对毛细管内壁改性等方法,重点介绍并比较了用于毛细管内壁改性的两类聚合物涂层-化学键合和物理吸附的涂层.分别讨论了两类涂层在对电渗流的抑制和调节、对蛋白质吸附的阻止等方面的作用效果,并且对同种涂覆机理下不同聚合物的涂覆效果做了相关比较.总体上说,物理吸附的涂层比化学键合的涂层性能优越,因此在毛细管涂覆领域更受欢迎.尽管目前该领域的工作取得了较大进展,但仍未找到一种对所有种类蛋白质的分离都有效的普适性涂层,因此未来的一段时间内分离复杂组分的蛋白质仍面临着挑战.     

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。     

两性离子聚合物涂层的研究与应用进展

两性离子聚合物是一类整体呈电中性,在同一单体侧链上同时含有阴、阳离子基团的高分子材料,因其独特的分子结构和理化性质引起了人们广泛的关注。两性离子聚合物具有极强的水化能力,通过结合水分子可以在材料表面形成一层致密的水化层,使其成为涂层材料功能化的良好选择,在诸多领域具有潜在的应用价值。从介绍两性离子聚合物的分类及聚合物涂层的制备方法入手,进一步对两性离子聚合物在海洋防污、生物医学和膜分离技术中的应用研究进展进行论述,最后对两性离子聚合物及涂层的发展进行总结和展望。     

多糖蛋白质聚合物的合成

采用大分子量,大体积的化学物质作为药物及其他生化活性物质的载体［１,２］,不但易于利用简单过滤的方法灭除细菌,而且可以提高药物与生理液体接触时的稳定性,也可以实现控制与延长药物释放的作用［３］．白蛋白是一种含量丰富的血浆蛋白,同时也是血红素,脂肪酸等...     

蛋白质分子待定模板印迹聚合物的合成及应用

提出了一种合成蛋白质分子印迹聚合物的新方法——待定模板印迹。即不使用任何标准蛋白质,在一个实际样品(鸡蛋清)的存在下合成了印迹聚合物。利用原位聚合法得到印迹整体柱及一根对比柱。比较鸡蛋清在两根柱子中的电泳分离,发现印迹聚合物整体柱能够保留高丰度组分。并观察到部分高丰度蛋白质的谱图信号降低或消失,同时出现新的谱峰,表明相同样品中的低丰度组分得到富集。这预示着研究分子印迹的新途径,即基于其内在复杂性(通过一系列样品本身的印迹聚合物)来分析复杂样品。     

Functional Zwitterionic Polymers on Surface: Structures and Applications

Zwitterionic polymers are important in a wide range of industrial, biological and medical fields. Their chemical structures include an equal amount of anion and cation groups, and such structures give rise to many unique functionalities, such as temperature response, anti‐polyelectrolyte effect, and strong hydration properties. In this review, we focus on the structures and applications of functional zwitterionic polymers on surfaces. We review three areas of applications according to the architecture of the polymeric systems: surface coating, complex solutions, and hydrogel. We review the simulation and theory work and highlight some outlooks for further development.     

刺激响应型功能聚合物的合成及应用

刺激响应型聚合物是一类功能性聚合物,它在药物控制释放、基因载体、纳米粒子以及纳米反应器等众多领域具有广阔的应用前景,因此引起了越来越多科学工作者的关注。刺激响应型聚合物多为双亲性聚合物,可通过自组装的方式得到形态各异的聚集体,如胶束、囊泡等。在受到某些外界环境刺激时,它们会产生特异性响应,尤其是功能性聚合物嵌段会发生相应的变化,从而引起整个聚合物结构的相转变和体积相转变。根据环境刺激种类的不同,刺激响应型聚合物可以分成不同类型,本文主要介绍了pH、温度、光、分子、电化学和手性等响应型聚合物,并概括了它们的结构特点以及不同的合成方法,简单说明了它们具有刺激响应功能的作用机理,阐述了结构与性能的联系。另外,还介绍了它们的潜在应用,并对此类聚合物的发展前景作了展望。     

Dual Thermo‐ and pH‐Responsive Zwitterionic Sulfobataine Copolymers for Oral Delivery System

A novel oral delivery system consisting of thermoresponsive zwitterionic poly(sulfobetaine methacrylate) (PSBMA) and pH‐responsive poly(2‐(diisopropylamino)ethyl methacrylate) (PDPA) is synthesized via free radical polymerization. This copolymer can self‐aggregate into nanoparticles via electrostatic attraction between ammonium cation and sulfo‐anion of PSBMA and successfully encapsulate anticancer drug, curcumin (CUR), with highest loading content of 2.6% in the P(SBMA‐co‐DPA) nanoparticles. The stimuli‐responsive phase transition behaviors of P(SBMA‐co‐DPA) copolymers at different pH buffer solution show pH‐dependent upper critical solution temperature (UCST) attributed to the influence of protonation/deprotonation of the pH‐responsive DPA segments. Through the delicate adjustment of the PSBMA/PDPA molar ratios, the stimuli‐responsive phase transition could be suitable for physiological environment. The kinetic drug release profiles demonstrate that P(SBMA‐co‐DPA) nanoparticles have the potential as oral delivery carriers due to their effective release of entrapped drugs in the stimulated intestinal fluid and preventing the deterioration of drug in stimulated gastric fluid.

     

Applications of Zwitterions and Zwitterionic Polymers for Li-Ion Batteries

A zwitterion is a neutral compound that has both a cation and an anion in the same molecule. Quaternary ammonium cations are frequently used for zwitterions. Zwitterions with quaternary ammonium cations are also common in biological molecules, such as phospholipids, which are the main components of cell membranes. Chemically, they have broad applicability because they are dielectric, non-volatile, and highly polar compounds with a large dipole moment. In addition, after salt addition, ion exchange does not occur in the presence of zwitterions. Owing to these characteristics, zwitterions have been applied as novel electrolyte materials targeting high ionic conductivity. In this review, application of zwitterions and their polymers for Li-ion batteries is addressed.     

Metal Microporous Aromatic Polymers with Improved Performance for Small Gas Storage

A novel metal‐doping strategy was developed for the construction of iron‐decorated microporous aromatic polymers with high small‐gas‐uptake capacities. Cost‐effective ferrocene‐functionalized microporous aromatic polymers (FMAPs) were constructed by a one‐step Friedel–Crafts reaction of ferrocene and s‐triazine monomers. The introduction of ferrocene endows the microporous polymers with a regular and homogenous dispersion of iron, which avoids the slow reunion that is usually encountered in previously reported metal‐doping procedures, permitting a strong interaction between the porous solid and guest gases. Compared to ferrocene‐free analogues, FMAP‐1, which has a moderate BET surface area, shows good gas‐adsorption capabilities for H₂ (1.75 wt % at 77 K/1.0 bar), CH₄ (5.5 wt % at 298 K/25.0 bar), and CO₂ (16.9 wt % at 273 K/1.0 bar), as well as a remarkably high ideal adsorbed solution theory CO₂/N₂ selectivity (107 v/v at 273 K/(0–1.0) bar), and high isosteric heats of adsorption of H₂ (16.9 kJ mol^?1) and CO₂ (41.6 kJ mol^?1).     

非甾类抗炎性药物的吸附与分离分析

非甾类抗炎性药物(NSAIDs)以其良好的消炎、解热和止痛等作用,广泛应用于人类疾病的治疗中.非甾类药物参与炎症治疗的同时不能被肝脏完全代谢,大部分母体化合物及其代谢物随人体排出.大量数据表明,在环境中残留的药物会直接或间接的以食品安全问题呈现出来,这成为分析化学、材料化学等诸多领域学科重点研究课题之一.由于NSAIDs的样品基质复杂,待分析组分种类繁多,目标分析物含量低,分析人员往往借助一些样品前处理技术来对其进行吸附与分离分析.总结了近年来非甾类抗炎性药物所呈现的问题,以及目前对环境中NSAIDs的多种分离检测技术,分离检测的核心是萃取材料的选择,并综述了近年来相关对NSAIDs有效吸附分离材料的研究进展,以及对优异吸附分离材料的展望.     

金属有机骨架材料在吸附分离研究中的应用进展

作为一种新型的纳米多孔材料,金属有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks,MOFs）在近二十余年中得到了飞速的发展.MOFs材料由无机金属离子和有机配体通过自组装形成,具有许多优于传统多孔材料的特性.超高的比表面积、较高的孔隙率、可调的孔道尺寸、良好的热稳定性和化学稳定性使得MOFs材料在多个领域中展现出了广阔的应用前景.随着研究的不断深入,MOFs材料被广泛应用于催化反应、吸附分离、生物医学等领域中,并表现出了优异的效果.本文着力于近年来MOFs材料在吸附分离研究中的进展,重点介绍了这类材料在能源气体贮存、碳捕获、膜分离、液相吸附、色谱的分离净化方面的应用,并对其今后的发展进行了展望.     

Adsorption of Mussel Protein on Polymer Antifouling Membranes: A Molecular Dynamics Study

Biofouling is one of the most difficult problems in the field of marine engineering. In this work, molecular dynamics simulation was used to study the adsorption process of mussel protein on the surface of two antifouling films—hydrophilic film and hydrophobic film—trying to reveal the mechanism of protein adsorption and the antifouling mechanism of materials at the molecular level. The simulated conclusion is helpful to design and find new antifouling coatings for the experiments in the future.     

抗蛋白吸附PLLA-MPEG微绒毛膜的制备

在左旋聚乳酸(PLLA)膜上采用朗格缪尔-布洛杰特(LB)技术、浇铸和化学接枝的方法制备了左旋聚乳酸-甲基端聚乙二醇(PLLA-MPEG)共聚物微绒毛膜。通过原子力显微镜(AFM)和水接触角测量等方法考察了制备方法及条件对绒毛层性能的影响,对绒毛层的亲水性、稳定性和抗蛋白吸附性能进行了对比分析。结果表明:通过这3种方法均能获得较亲水的抗蛋白吸附表面。PLLA-MPEG单分子LB微绒毛必须在热水中处理后才能牢固地黏附于PLLA膜上;浇铸的PLLA-MPEG成膜性好,但遇水易脱落,稳定性差;紫外光催化接枝的微绒毛制备简便、铆接牢固,可用于医疗器械或生物埋置材料的表面修饰。