取向结构和梯度分布医用材料的制备及应用

组织器官缺损或功能损失是人类健康所面临的重大危害,具有特定结构和组成的再生医学材料是实现组织再生与修复的关键和物质基础。本文对具有取向结构和梯度分布的再生医学材料的制备方法及其生物学性能进行了综述。与传统的再生医学材料相比,取向结构使得细胞在支架中呈取向分布和生长,有利于营养物质及代谢产物的传递,可用于构建具有取向结构的三维组织。具有物理性能、化学组成、生物因子梯度分布的再生医学材料能够调控细胞在梯度方向的黏附、迁移和分化等行为。基于仿生学原理设计的具有取向结构和梯度分布的再生医学材料为缺损组织或器官的再生与修复提供了更适宜的微环境,可望获得更出色的再生修复效果。     

胶原-磺化羧甲基壳聚糖/硅橡胶皮肤再生材料的制备及其对小型猪烫伤创面全层皮肤缺损的修复研究

制备了一种胶原-磺化羧甲基壳聚糖/硅橡胶皮肤再生材料,并以小型猪为模型,考察了其对烫伤全层皮肤缺损的修复性能.首先合成了磺化羧甲基壳聚糖,并对其结构进行了表征.制备了胶原-磺化羧甲基壳聚糖多孔支架,采用扫描电子显微镜(SEM)研究了磺化羧甲基壳聚糖含量对支架微结构的影响.随着磺化羧甲基壳聚糖含量的增大,胶原-磺化羧甲基壳聚糖支架从纤维结构向片状结构转化,且支架的孔径相对变大.采用体外成纤维细胞培养实验证明胶原-磺化羧甲基壳聚糖支架无明显细胞毒性.进一步将胶原-磺化羧甲基壳聚糖支架与硅橡胶膜复合,构建具有双层结构的皮肤再生材料.以小型猪为模型,评价了其对深度烫伤创面的修复性能.大体观察和组织学分析结果显示,胶原-磺化羧甲基壳聚糖/硅橡胶皮肤再生材料具有更快的血管化性能,且经该材料处理的创面能有效支持薄自体皮片的移植成活,实现深度烫伤创面的全层修复.     

丝胶蛋白的结构、性能及生物医学应用

丝胶蛋白来源于天然蚕茧,具有良好的生物相容性和一系列独特的生物学性能,是一种性能卓越的天然生物材料。丝胶蛋白特有的氨基酸组成和结构性质赋予了其良好的水溶性、促细胞黏附和增殖活性、原位荧光性、抗氧化活性以及酪氨酸酶抑制活性等。在交联剂、化学活性基团和紫外光等作用下,丝胶蛋白能交联形成微纳米结构材料、二维(图案化)膜材料、水凝胶或三维多孔支架,在创伤修复、组织再生、药物传递、生物医药和材料涂层等生物医学领域显示出广阔的应用前景。本文基于丝胶蛋白近年来重要的研究成果,综述了丝胶蛋白的结构和理化性质,重点讨论了丝胶蛋白材料的设计方法及其在生物医学中的最新应用,并对丝胶蛋白的发展趋势进行了展望。     

口腔医用高分子材料的研究进展及产业转化

口腔医用材料是用于修复人体口腔颌面部缺损或缺失的软硬组织的人工合成材料或其组合物,包括修复材料本体及其修复过程中的辅助材料.目前常用的口腔材料涉及金属、陶瓷、无机物、高分子及复合物等多种类别,其中高分子材料因其多样化的结构组成而具有多种优异可控的物理化学性质,是近年来蓬勃发展的新型口腔医用材料.本文综述了高分子材料在口...     

超分子拓扑高分子：合成、组装及功能

超分子拓扑高分子结合了非共价键的动态可逆特性和共价型拓扑高分子的结构特点,是一种具有广泛应用前景的高分子物种.本文从超分子拓扑高分子的合成、组装及功能等三个方面综述了该领域的最新研究进展.首先重点强调了利用直接或间接方法来构筑超支化、树枝状、星形、刷形、交联型和环形等超分子拓扑高分子的策略,其次从内部结构参数和外部环境响应两方面介绍了调控超分子自组装行为的主要方法,然后对其在生物医用材料、光电活性材料以及自修复材料等领域的潜在应用进行了较为全面的总结,最后指出了超分子拓扑高分子研究领域目前存在的关键问题和重要挑战.     

基于可降解聚合物的纺织技术在组织工程支架中的应用

近年来,随着再生医学的发展,组织工程技术再造人体组织器官被广泛的关注和研究.其中组织工程支架对于构建组织非常重要,其结构性质严重影响着再生组织的形态和性能.本文主要针对人工可降解材料,综述近年来基于纺织技术的组织工程支架的设计成型方法,并讨论不同成型工艺的支架性能及用途的差异.在用于不同部位的组织工程支架设计中,针织、机织、编织3种纺织手段可以控制纤维集合体的三维微孔结构和力学性能,在调控细胞活性和组织再生方面有至关重要的作用,显示出不同且不可相互替代的用途.纺织技术拓宽了人工可降解高分子材料在组织工程上的应用,通过材料的选择及结构的设计能够制备出力学、生物性能满足临床使用的支架,对推动组织工程临床化进程有重要意义.     

调控细胞迁移和组织再生的生物材料研究

组织再生材料为细胞、组织的生长提供必要的物质基础,维持再生组织的形状和力学性能,并实现与周围组织的有机整合。其中,材料-细胞的相互作用是组织再生材料的核心问题。组织再生材料表界面的物理结构和化学性能可以直接影响细胞的黏附、铺展、增殖、迁移和分化等行为,进而影响组织修复和再生的效果。多数组织和器官具有立体结构,并具有更为精细的微结构。因此,三维组织再生材料体系的构建及其微结构调控是另外一个重要问题。本文结合本课题组近年的工作,综合国内外最新研究成果,重点介绍了生物材料表界面物理结构和理化性质对微粒吞噬、细胞黏附的影响、梯度材料对细胞黏附和定向迁移的作用、3D水凝胶中的细胞迁移行为及特点,以及用于皮肤和软骨组织修复与再生的植入材料,最后对生物材料在组织再生中的研究与应用进行了展望。     

木质素先进材料的研究进展

综述了木质素改善合成高分子材料的性能和制备光电材料、阻燃材料、电磁屏蔽材料等方面的研究进展。加强木质素结构和性能的基础研究,解决木质素反应活性偏低以及与基体相容性差的问题,将木质素的耐辐射、可生物降解、阻燃、电磁屏蔽等特异性能引入到传统合成高分子材料中,制备性能优异、功能多样的先进高分子材料,是木质素高值化利用的一个重要方向。     

皮肤组织工程支架材料的研究进展

皮肤组织工程支架为种子细胞提供粘附、生长、增殖和代谢的环境,并起支撑和模板作用,引导组织再生和控制组织结构,是人工皮肤的重要组成部分。探索理想的支架材料是当前皮肤组织工程领域的热点,本文综述了近年来皮肤组织工程支架材料的国内外研究进展,包括天然支架材料、合成支架材料和复合支架材料三大类,全面探讨了皮肤组织工程支架材料的制备方法及应用情况,本文还分析了皮肤组织工程支架材料存在的一些问题,并对其未来的发展进行了展望。     

仿病毒衣壳自组装体及其生物医学应用

仿病毒衣壳结构自组装体具有重要的基础研究和应用价值,是化学、材料、生物医学等多学科前沿交叉领域.本文从天然病毒衣壳的基本结构和特征出发,立足于从结构仿生到功能仿生的角度,综述了以天然病毒衣壳蛋白质和人工合成材料为组装基元构建仿病毒衣壳自组装体的策略,及其形态结构的调控和功能优化等.重点论述了近年来合成肽类分子在仿病毒衣壳自组装体结构和功能方面的进展.同时,就仿病毒衣壳自组装体在药物控释、基因传递等生物医学领域的应用也做了论述.     

树枝化聚合物的合成、结构表征及其应用

本文综述了由树枝状大分子和线形聚合物结合而形成的一类新型树形聚合物--树枝化聚合物的研究进展,包括树枝化聚合物的各种合成方法、结构表征和形态分析等.同时对树枝化聚合物在催化载体、纳米材料、生化和光电功能材料等领域的应用研究进行了详尽的综述.     

聚合物基阻尼材料的结构设计及功能化研究进展

高性能及多功能化是聚合物基阻尼材料研究的重点.本文从聚合物的三维网络结构和微观结构设计角度综述了聚合物基阻尼材料的最新研究进展,包括梯度网络结构、超分子结构、悬挂链结构及轻质多孔结构.此外,总结了聚合物基阻尼材料的自修复、形状记忆和可回收等功能化研究进展,展望了聚合物阻尼材料的发展趋势及面临的挑战.     

有机-无机杂化骨修复材料

寻找理想的骨修复材料一直是骨科领域的研究热点之一。骨修复材料已由最初单纯取代天然骨组织的惰性材料向具有诱导骨组织再生功能的生物活性材料发展,其中有机-无机杂化材料由于有机和无机组分在分子/纳米水平的复合使其能够最大程度地实现二者的优势互补和协同优化,近年来受到广泛关注。本文着重介绍了有机-无机杂化骨修复材料近些年来的研究进展,并对其发展趋势进行了展望。     

电活性导电聚合物在生物医学中的应用

以聚吡咯、聚噻吩和聚苯胺为代表的电活性导电聚合物(electroactive conducting polymers,ECP)已成为生物材料、组织工程及临床医学领域关注的焦点.目前研究主要集中在生物相容性、细胞及组织工程、蛋白质分离、DNA吸附修复、可控药物释放、生物传感器、神经探针等方面.ECP在神经细胞、脑细胞、心肌干细胞再生和功能调节,定向诱导组织器官的再生修复方面具有潜在的应用前景.本文主要综述了聚吡咯(PPy)和聚苯胺(PANi)在生物医学领域的研究进展,和电刺激对细胞生长和干细胞分化的影响,并建议了一些前景可观的相关研究方向.     

层状稀土氢氧化物杂化发光材料研究进展

层状稀土氢氧化物(LRHs)是一类具有二维层状结构的新型无机层状功能材料.由于LRHs具有可变的组成、丰富的插层化学行为以及稀土离子特有的荧光性质等优点,因此是一种很有发展潜力的新型发光功能材料.本文综述了层状稀土氢氧化物杂化发光材料的研究进展,探讨了主客体间相互作用对其光物理性质及稳定性的影响,为实现层状稀土氢氧化物杂化发光材料在光学器件领域(LED照明和光纤维等)及生命分析领域的应用提供了重要的理论依据.     

杂环化合物的烯丙基化和苄基化反应的研究概况

分子中含O、S和N的杂环化合物,如呋喃、噻吩、吡咯和吲哚等及其衍生物是许多天然产物的活性成分,也是功能材料的重要构件。 因此,开展杂环化合物简便高效的官能化反应的研究显得尤为重要。 其中杂环化合物的烯丙基与苄基化反应是最具有吸引力的杂环官能团化反应之一。 本文综述了杂环化合物的烯丙基化和苄基化反应的研究进展。     

生物可降解超支化聚合物的研究进展

近年来,随着聚合物材料和生物医药交叉领域的发展,生物可降解聚合物得到了广泛关注.其中,生物可降解超支化聚合物具有独特的三维拓扑结构、大的内部空腔、众多的活性末端基团以及良好生物相容性和可降解性等特点,在生物医学领域包括药物/造影剂输送、基因转染、蛋白质纯化/检测/输送、抗菌、组织工程等领域都展现出很大的应用前景.本文主要从水解、酶解和刺激降解的降解机理出发,详细综述了近年来生物可降解超支化聚合物的研究进展,并简单介绍了它们在疾病治疗中的应用.     

凹凸棒石:从矿物材料到功能材料

凹凸棒石(attapulgite)是一种天然的一维纳米级含水富镁铝硅酸盐黏土矿物,具有纳米棒状晶体结构、纳米孔道和表面活性基团,作为重要的基础材料在农业、化工、环保、吸附分离和复合材料等领域得到了广泛应用.近年来,凹凸棒石纳米化技术取得快速发展,天然凹凸棒石矿物中的棒晶束或聚集体得以高效解离成单分散的纳米棒晶,同时保留了硅酸盐黏土矿物的环境友好特性,实现了黏土矿物材料向纳米材料的转变.凹凸棒石集纳米棒晶和纳米孔道于一体的独特结构,使其既可以通过棒晶和表面基团构筑纳米复合材料,也可以通过其纳米孔道构筑杂化功能材料.因此,凹凸棒石成为构筑形形色色功能材料的"新宠",实现了黏土矿物材料的纳米功能化应用.本文在介绍凹凸棒石晶体结构及理化性质的基础上,重点综述了凹凸棒石棒晶束解离纳米化、结构调控和新型功能材料构筑(吸附材料、胶体材料、杂化材料、聚合物复合材料、仿生涂层、催化和能源材料)等方面的最新研究进展,并展望了凹凸棒石研究与功能化应用的发展前景,旨在为凹凸棒石乃至其他黏土矿物及其功能材料的研究起到抛砖引玉的作用.     

式根岛海绵活性物质及功能宏基因组学的应用

式根岛海绵及其高度复杂的共生体系是生物活性物质的丰富重要来源, 产生以calyculins为主要成分的毒性物质. 活性物质含量低, 使得直接从海绵分离大量活性物质不可取. 海绵共生菌是活性物质的主要生产者, 但是大部分的共生菌是不可培养的, 使得单纯的分离培养不能发挥很好的作用. 功能宏基因组学避开了培养的瓶颈, 可以获取独特的活性物质及其功能基因. 对式根岛海绵2013年2月以前分离出的活性物质作一综述, 并对非培养依赖型的功能宏基因组学, 在蕴含大量不可培养微生物的式根岛海绵中的应用进行综述. 探讨功能宏基因组在研究开发式根岛海绵及其他海绵的活性物质及有趣功能基因中的应用潜能, 为研究国内海绵的丰富活性物质和有趣的基因提供一种思路和方法.     

基于纤维素的先进功能材料

收集整理了近几年间发表在国内外重要期刊上的约360篇文献,以纤维素功能材料的制备方法为线索,简要综述了该领域的最新进展,对纤维素基纤维材料、膜材料、光电材料、杂化材料、智能材料、生物医用材料等功能材料的制备过程、功能和应用前景做了概括性描述.