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.     

聚合物纳米粒子的制备及其新型物理水凝胶结构的AFM和SEM研究

凝胶材料是生物系统的重要组成物质,在生物模拟、仿生等方面具有重大意义.最近凝胶方面的研究日益受到关注^[1,2],高分子凝胶体系的研究也得到深入开展^[3,4].在智能水凝胶、凝胶特性基础研究和医用凝胶材料等领域已取得了较大进展.     

含儿茶酚基团的湿态组织粘附水凝胶

湿态粘附作用对于生命的孕育和发展具有重要意义。水凝胶是一类兼具固液特性的智能材料，组织粘附水凝胶因多功能性和生物相容性而被广泛应用于伤口闭合和修复、细胞工程、组织工程等领域。然而，湿态组织表面的水合层阻碍了组织粘附水凝胶与组织表面形成界面粘附键。面对这一挑战，受海洋贻贝足丝蛋白中DOPA的儿茶酚基团是水下粘附的关键结构的启发，含儿茶酚基团的湿态组织粘附水凝胶的研究引起了广泛关注。本综述介绍了贻贝足丝蛋白(Mfps)的结构及湿态粘附机理，并将儿茶酚衍生物分为天然Mfps或利用基因工程合成的Mfps、含儿茶酚基团的小分子化合物、儿茶酚基团改性的天然高分子以及含儿茶酚基团的合成功能高分子；随后，概述近十年含儿茶酚基团的湿态组织粘附水凝胶在组织创口修复材料、生物涂层材料、靶向型药物输送材料、生物电子设备材料的研究进展；文末，展望了此类水凝胶材料未来发展面临的机遇和挑战。     

医用可生物降解高分子材料

对目前医用可生物降解高分子材料的研究及应用状况分化学合成，天然和生物技术合成三类作了综述。对材料的生物相容性、可生物降解性及物理机械性能进行了分析和比较。并就医用生物降解高分子材料的发展趋势作了预测。     

新一代生物医用材料

第一代生物医用材料是生物相容和生物惰性材料;第二代生物医用材料是生物活性或可生物降解吸收材料;第三代生物医用材料是同时具有生物活性和生物降解性的新一代生物医用材料。作为细胞外基质,它们可在分子水平上激活基因、刺激细胞增殖、诱导其组织分化进而构筑成新的组织和器官。     

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。     

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。     

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...     

生物医用结冷胶及其改性水凝胶材料

结冷胶是一种线型聚阴离子微生物多糖,具有独特的凝胶特性和溶液流变学性质,自发现起即被应用于食品和化妆品中。近年来,随着生物医学学科的发展,天然高分子结冷胶及其水凝胶,在药物传递系统和组织工程材料等领域展现出了广阔的应用前景。结冷胶无毒,具有生物相容性和可生物降解性,所形成的水凝胶透明且稳定性好,并在一定条件下凝胶的力学性质与人体普通组织相近。结冷胶的这些优势使其成为一种良好的生物医用材料的制备来源。但是这种基于结冷胶的水凝胶也有其自身的缺点,如作为组织工程材料缺乏一定的韧性和组织负载能力等。这些不足在很大程度上限制了其在生物医学领域的应用。为了解决上述问题,许多研究者对结冷胶进行了化学和物理的改性。改性后的结冷胶材料在生物医学领域展现出更有发展的应用前景。本文综述了结冷胶凝胶的形成机理以及结冷胶的改性方法,重点详述了结冷胶及其改性材料在生物医学领域中的应用,并指出了结冷胶基组织工程材料在应用上应解决的一些挑战性问题。     

光响应智能生物粘附材料的设计与应用

智能生物粘附材料是一类通过生物粘附作用粘附于组织表面,且对外界刺激具有特定响应的新型粘合剂.因其止血快、生物相容性好、生物粘附性强且具有智能响应效果而在外科临床应用领域受到了极大的关注.其中,光响应生物粘附材料因具有无接触、时空调节、严格剪裁和远程控制等独特优势,被广泛用于伤口止血及组织修复等领域.除了广泛应用的紫外光,可见光和近红外光因其优异的组织穿透深度、高稳定性和低能量特性而在这类光响应生物粘附材料中受到广泛关注.本文总结了智能响应粘附材料的响应类型,重点介绍了近年来光响应生物粘附材料的研究进展,包括分类、性能及其在生物医学领域的具体应用等.     

多巴胺基水下粘合剂在生物医学领域的研究进展

面对体内的复杂环境，传统医用粘合剂缺乏优异的组织粘附性能。贻贝启发的粘合剂凭借优异的水下粘附能力，在生物医用领域的应用备受关注。多巴胺与贻贝蛋白中的邻苯二酚具有相似的结构和性能，通过引入多巴胺而制备的粘合剂被广泛研究。首先，多巴胺基粘合剂中的高活性酚羟基凭借共价或非共价的相互作用，在生物组织表面可以实现稳定粘附；其次，高活性酚羟基还可以赋予粘合剂优越的细胞亲和力和细胞粘附性。多巴胺基粘合剂可以实现在水环境下粘附性能的保持，并且具有生物相容性、细胞粘附性等特性。由此可见，多巴胺的引入为组织粘合剂提供了更加广阔的空间和巨大的发展潜力。本文综述了多巴胺基粘合剂在生物医学领域的最新研究进展。根据引入多巴胺的方式，从超支化聚合物的功能化和线形聚合功能性小分子两个方向分析其结构设计、粘附强度的影响因素；最后讨论了多巴胺基粘合剂目前存在的问题以及未来的发展前景。     

凝胶介质中仿生矿化过程的研究*

本文综述了凝胶介质中仿生矿化过程的研究进展。仿生矿化是当前化学、生物学和材料科学的研究前沿和热点。近年来,越来越多的生物学证据表明：生物体中的蛋白质和多糖等生物大分子,往往通过超分子组装形成凝胶状基质网络,进而对生物矿化过程施加影响。因此,凝胶介质中的仿生矿化研究对深入了解生物矿化机理,以及从理论上指导先进功能材料的设计和合成具有重要意义。迄今为止,研究人员已经对天然和合成高分子凝胶、超分子水凝胶和无机凝胶等多种凝胶介质中的仿生矿化过程进行了研究。结果表明：凝胶介质主要通过其三维网络结构限制反应离子在其内部的扩散速率,并掺杂到无机矿物的晶体结构中,从而影响生成晶体的形貌和构造。而且在有机基质(如水溶性有机高分子和自组装单层等)的协同作用下,凝胶介质中的仿生矿化过程也呈现出与水溶液中不同的特点。此外,本文还介绍了当前对凝胶介质中矿物形貌的调控和矿化机理的几种不同观点,并对该领域未来的研究和应用进行了展望。     

基于动态化学的自愈性水凝胶及其在生物医用材料中的应用研究展望

自愈性材料具有自我修复损伤的特点, 能够增加使用材料的安全性, 延长材料寿命, 是一种具有损伤管理性能的智能新材料. 基于动态化学的自愈性水凝胶是近来备受关注的一种自愈性材料, 由具有动态特性的交联网络构建形成. 交联作用为动态化学键, 即非共价键, 如弱相互作用的氢键、分子间作用力(范德华力)、配位作用、亲疏水作用等, 或可逆共价键, 如温和条件下可逆的亚胺键、双硫键、酰腙键等. 这种材料具有本征性的自愈性, 一方面可应对外界破坏造成的损伤, 进行自我修复. 另一方面动态化学键对多种环境刺激具有响应性, 能自我调节以适应环境变化, 为将自愈性水凝胶开发为自适性多功能智能新材料奠定了基础. 水凝胶具有优越的生物相容性以及和生物组织的相似性, 在生物医用材料中如药物控制释放、组织工程修复、生物仿生等领域发挥着越来越大的作用, 而开发具有自愈性的多功能智能水凝胶, 将进一步拓展其应用. 综述了近来基于动态化学的自愈性水凝胶的制备及其在生物医用材料领域中的应用研究.     

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...     

一种新型的可生物降解的热敏凝胶微粒的制备

聚合物水凝胶是由高分子组成的三维空间交联网络与水的混合体系,有望在药物控制释放等领域获得广泛应用,某些水凝胶还具有显著的环境响应性,构成了一类主流的智能材料,在生物医用材料领域,对于材料的可降解性有严格要求,而单一的可降解药物缓释载体材料和单一的智能型水凝胶材料已有较多报道,但能够将这两种特性结合在同一种材料中的报道则很少,其中智能响应范围合适、降解速率易于大范围调节的合成水凝胶则更少。     

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。     

天然-合成高分子生物杂化材料在生物医学领域中的应用

综述了天然—合成高分子生物杂化材料在生物医学领域中的应用，并分析了它作为组织工程基质和药物载体的优点，指出生物杂化材料是生物医用材料的发展趋势。     

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.     

海藻酸钠与丙烯酰胺微波共聚制备高吸水树脂

高吸水性树脂是近年来得到迅速发展的一类新型的功能性高分子材料,由于其能吸收自身质量数百倍至数千倍的水,且具有优良的保水性能,因此被广泛应用于农业、林业、卫生用品材料、工业用脱水剂,医用材料、水凝胶材料等。反相悬浮聚合法是目前制备高吸水性树脂较先进的方法,具有制备工艺简单,树脂的物理形态和吸水性能较好等优点。海藻酸钠是从褐藻中提取得到,由于其良好的生物降解性和生物相容性,     

基于动态共价键的自愈性水凝胶及其在医学领域的应用

自愈性水凝胶作为一种新型仿生智能材料受到了科研人员的广泛关注.近年来,人们利用动态共价键、超分子作用,发展了一系列自愈性水凝胶,并将其应用于药物控释、细胞三维培养、组织工程等生物医用领域.本文总结和评述了基于动态共价键的自愈性水凝胶及这些水凝胶作为药物载体的相关研究,并展望了基于动态化学的自愈性水凝胶的未来发展.