生物可降解高分子交联剂的研究进展

交联剂是制备水凝胶不可或缺的成分,其组成和结构影响了水凝胶的性能及应用.生物可降解性和生物相容性是作为组织工程支架、药物载体等生物医用材料所必需具备的性能.利用生物可降解性物质作为交联剂来制备化学凝胶,赋予了水凝胶上述性能,满足其作为生物医用材料的要求,拓宽水凝胶应用领域.本文主要总结了近年来多糖类(壳聚糖类、海藻酸类...     

非共价键交联海藻酸钠水凝胶的制备与性能

天然多糖海藻酸钠制备的水凝胶具有优越的生物相容性和生物组织相似性,作为生物医用材料在药物控制释放、组织工程支架、抗菌材料及创伤敷料等领域发挥着越来越大的作用。本文在介绍海藻酸钠物化性质的基础上,重点综述了非共价键交联(静电作用、氢键、范德华力、亲疏水作用等)海藻酸钠水凝胶的制备方法以及性能表征方法,最后讨论了制备方法及性能表征研究中的一些需要解决的问题。     

聚(L-谷氨酸)水凝胶的Diels-Alder制备及其生物分子响应性研究

报道了一种含有二硫键的聚L-氨基酸共价交联网络,制备了能对含巯基生物分子与蛋白酶产生响应的新型聚L-氨基酸水凝胶.通过二硫键将降冰片烯基团键合在聚(L-谷氨酸)侧链,所得到的聚合物与末端修饰四嗪基团的四臂聚乙二醇在水溶液中混合,通过降冰片烯与四嗪基团之间发生Diels-Alder反应形成分子间共价交联,获得了聚(L-谷氨酸)/聚乙二醇水凝胶.研究了水凝胶在含巯基生物活性分子谷胱甘肽(GSH)作用下的性质变化.结果表明,2种官能化聚合物混合后可快速形成稳定的水凝胶,其力学性质随聚合物浓度、2种聚合物比例和降冰片烯基团的取代度的改变而变化.体外降解实验结果表明,在GSH或弹性蛋白酶存在的条件下,水凝胶的降解速率显著增加.同时,经GSH处理的水凝胶机械强度也显著降低.大鼠体内实验表明,在交联点引入GSH响应性的二硫键会明显加速聚氨基酸水凝胶的体内降解.进一步体外细胞实验与组织学分析结果表明,所获得聚氨基酸/聚乙二醇水凝胶具有良好的体外细胞相容性和动物体内组织相容性.     

新型羧甲基壳聚糖水凝胶流变性能,药物释放及细胞相容性研究

羧甲基壳聚糖含有丰富的羧基和氨基, 通过1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)共催化交联羧甲基壳聚糖形成新型水凝胶. 调节EDC/NHS用量, 制备不同交联度的羧甲基壳聚糖水凝胶(CMCS hydrogels). 研究水凝胶的流变行为, 结果表明, 高交联度的水凝胶具有较好的弹性形变能力, 较高的储存模量, 这是因为随着交联度的升高, 羧甲基壳聚糖水凝胶化学交联网络结构趋于完善. 以胸腺五肽(TP-5)为模型药物, 初步评价CMCS水凝胶药物释放行为, 结果表明水凝胶交联度越高, 胸腺五肽释放速度越慢. MTT法初步评价了水凝胶细胞毒性, 细胞形态和细胞相对增值速率, 结果表明水凝胶毒性很低. 由此可见, 水凝胶具有良好的生物相容性, 在药物缓释和组织工程领域具有广阔的应用前景.     

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。     

壳聚糖与聚乙二醇交联水凝胶研究

研究对壳聚糖(CS)进行化学修饰得到了不同丙烯酰基取代度(1.03%,3.55%和5.21%)的丙烯酰化羟丙基壳聚糖(AHCS);通过自由基引发反应,AHCS与聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)交联得到壳聚糖(CS)与聚乙二醇(PEG)为主体的交联水凝胶。通过SEM观察其为通透性良好的多孔性支架材料。水凝胶的溶胶含量和溶胀度随丙烯酰基取代度的增加而降低,水凝胶中壳聚糖的降解速率也随丙烯酰基取代度的升高而降低。对于同一取代度的交联水凝胶,其在酸性和碱性条件下的溶胀度大于中性环境。细胞试验表明,壳聚糖与聚乙二醇交联水凝胶具有良好的生物相容性。     

基于功能化聚磷酸酯嵌段共聚物的微凝胶和水凝胶的制备与表征

首先利用聚乙二醇单甲醚(MePEG)作为引发剂前体,对含有炔基的环状磷酸酯单体2-炔丁基-2-氧代-1,3,2-二氧磷杂环戊烷(BYP)进行开环聚合,制备两嵌段共聚物MePEG-b-PBYP.随后,采用巯基-炔(Thiol-yne)点击化学反应对PBYP的炔基进行修饰,分别获得侧链含氨基(—NH2)、羧基(—COOH)和磺酸钠(—SO3Na)的聚磷酸酯嵌段共聚物,在水相中形成聚电解质.通过NMR和GPC对产物的结构和组成进行表征.MTT测试表明,两嵌段共聚物具有较好的生物相容性.进一步将带有不同电荷的聚电解质溶液混合,利用静电作用制备微凝胶.通过DLS、TEM及SEM等测试对聚合物的溶液行为及微凝胶的形貌进行表征.为增强凝胶体系的物理交联作用,将α-环糊精(α-CD)引入体系,诱导形成水凝胶.利用SEM对水凝胶的形貌进行表征,XRD分析水凝胶的包结络合作用,并利用流变仪测试水凝胶的凝胶化时间.该水凝胶以其良好的生物相容性、生物可降解性和一定的机械强度等性能,有望作为可注射型凝胶材料,在药物控释和组织工程等领域具有潜在的应用.     

医用高分子水凝胶的设计与合成

作为一类重要的医用功能材料,高分子水凝胶可望在药物控释、软骨支架构建、活性细胞封装等方面获得广泛应用。综述了基于化学交联和物理交联的有关水凝胶的设计与合成方法,重点介绍了通过自由基共聚反应、结构互补基团间化学反应形成的化学交联水凝胶以及通过荷电相反离子问相互作用、两亲性嵌段或接枝共聚物疏水缔合、结晶与氢键相互作用形成的物理交联水凝胶。     

天然多糖聚合物在载药水凝胶中的应用研究进展

近年来,天然聚合物水凝胶发展迅速,充分展现了其作为药物输送系统的应用前景。多糖是一类多功能的大分子,参与许多对生命至关重要的生物相互作用,由于其良好的生物相容性,生物降解性,来源广泛和材料成本低等特性,在药物输送、伤口愈合等领域有较好的应用前景,成为制备载药水凝胶的良好材料。本文综述了纤维素、壳聚糖、透明质酸和海藻酸钠四种多糖聚合物作为载药水凝胶的应用进展,并讨论了该领域存在的问题和未来的发展方向。     

γ-聚谷氨酸水凝胶的制备及其应用

γ-聚谷氨酸水凝胶是以γ-聚谷氨酸为单体,经交联形成的一种具有三维网状结构的材料。由于分子中含有大量羧基,使其具有超强的吸水能力。由于γ-聚谷氨酸源于微生物,因此其水凝胶是一种生物相容性良好的环境友好型多功能材料,可应用于生物医药、日化、环境及纺织等多个领域。本文综述了近年来制备γ-聚谷氨酸水凝胶的三种交联方法:物理交联、化学交联和酶法交联,对γ-聚谷氨酸水凝胶在组织工程、超级电容器和纺织方面的应用进行总结,并对其未来的发展作了展望。     

MMP多肽交联磺化接枝甲基丙烯酸透明质酸水凝胶的制备及性能

为解决间充质干细胞定向分化和支架材料相容生长的问题，将透明质酸（HA）依次接枝甲基丙烯酸（MAA）、磺化和与金属蛋白酶（MMP）多肽交联，制备了MMP多肽交联磺化接枝甲基丙烯酸HA的水凝胶(MSMeHA, 1),其结构经¹H NMR, FT-IR, SEM和DMA表征。并研究了1的细胞毒性和蛋白携载性能。结果表明： 1具有薄壁多孔结构；1对蛋白吸附与携载能力明显优于未磺化的MMP多肽交联接枝甲基丙烯酸HA的水凝胶(MMeHA)。1在振荡负荷下的储能模量降低约54%。     

透明质酸水凝胶在组织修复中的应用

透明质酸是细胞外基质的主要成分之一,参与调节如细胞黏附、增殖和分化等许多细胞生理过程。由其作为基础材料制备的三维网络状水凝胶可在一定程度上模拟细胞外微环境,协同干细胞在组织修复中发挥积极作用。透明质酸水凝胶因其良好的生物相容性和生物活性而得到广泛应用。为了增强透明质酸水凝胶在各类组织损伤中的长效特异性修复,既可设计水凝胶的机械性能等自身特性以达到仿生水平,也可考虑在水凝胶上负载其他活性成分并对其实现可控释放从而达到治疗效果。本文详细阐述了透明质酸水凝胶在皮肤修复、骨修复、软骨修复和中枢神经系统修复中的应用,并对其发展方向进行了展望。     

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。     

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。     

CS-PMA30水凝胶对考马斯亮蓝控释性能的研究

壳聚糖(CS)是自然界中唯一的聚阳离子碱性多糖,具有良好的组织相容性、生物可降解性、无毒、无刺激、pH响应性等优点,因而在药物控释领域的具有潜在的应用价值。将聚阳离子壳聚糖与聚阴离子甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱-甲基丙烯酸二元共聚物(poly(MPC-co-MA),PMA30)进行静电复合,制备CS-PMA30聚离子水凝胶。以考马斯亮蓝为模型药物,对CS-PMA30水凝胶的控释性能进行研究。结果表明,该CS-PMA30体系是通过静电作用形成的物理交联水凝胶,具有pH响应性,有望在药物控释、组织工程等领域得到广泛应用。     

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.     

聚谷氨酸基超分子水凝胶的制备和表征

以接枝胆固醇的聚谷氨酸-聚乙二醇-聚谷氨酸三嵌段聚合物和接枝β-环糊精的聚谷氨酸为前躯体,通过主客体作用制备聚谷氨酸基超分子水凝胶.通过调控前躯体的浓度、胆固醇和环糊精的摩尔比,得到不同力学性能的水凝胶;改变三嵌段聚合物中聚谷氨酸的分子量,调控聚谷氨酸基超分子水凝胶的力学强度、微观形貌、溶胀行为和降解性能.研究结果表明,当聚合物浓度为150 g/L、环糊精和胆固醇的摩尔比为1∶1时,水凝胶的储存模量最大;聚谷氨酸的分子量越大,水凝胶的储存模量越大;水凝胶平均孔径10~30μm,溶胀度16%~30%,降解时间为40~72 d.水凝胶细胞毒性实验结果表明超分子水凝胶具有良好的生物相容性.     

聚赖氨酸抗菌肽改性明胶多功能水凝胶的构建与应用

将ε-聚赖氨酸(EPL)抗菌肽接枝到明胶上,合成ε-聚赖氨酸改性明胶(GEL-E)后,以GEL-E、羧甲基壳聚糖(CMC)和氧化硫酸软骨素(OCS)为原料,制备了一种具有可注射性、自愈合性及抗菌性的多功能快速凝胶化水凝胶——GEL-E/CMC/OCS水凝胶.该水凝胶具有较高的储能模量、弹性形变性能、自愈合性能、可注射性能以及抗菌性能.将甘草酸二钾(DG)载入水凝胶,赋予水凝胶抗炎特性以及促伤口愈合能力.初步评价了水凝胶的释药行为.结果表明,药物释放可达100%.同时,评价了载药后水凝胶的细胞相容性以及促细胞迁移能力,发现水凝胶对细胞的毒性很低,且可以促进细胞迁移.研究结果表明,该水凝胶具有良好的力学性能、生物相容性以及促细胞迁移能力,在促进伤口愈合领域具有广阔的应用前景.     

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。     

pH敏感的聚(L-谷氨酸)-交联聚丙烯酸水凝胶的合成与性能研究

通过在聚L-谷氨酸侧链部分接枝甲基丙烯酸2-羟乙酯得到含有双键的聚(L-谷氨酸),将其与丙烯酸共聚得到由聚(L-谷氨酸)侧链接枝并交联聚丙烯酸的pH敏感水凝胶.研究水凝胶在不同pH的缓冲溶液中的溶胀性、溶胀动力学,并通过SEM观察水凝胶的微观结构.结果表明,水凝胶在低pH环境下的溶胀率明显低于高pH环境中的溶胀率,不同...