高强度聚乙烯醇水凝胶微球的制备

以三氯甲烷/丙酮为凝固液, 用高压静电技术制备了高强度、物理交联的聚乙烯醇(PVA)水凝胶微球. 研究了凝固液组成、PVA溶液浓度、温度和湿度、电场强度、进样速度及微球冷冻次数等对PVA微球的形貌、粒径和强度的影响. 结果表明, 采用常压水蒸气控制PVA溶液温度与湿度的高压静电技术, 可克服高浓度PVA溶液在强电场下出现微丝现象, 形成的水凝胶微球具有强度高、粒径在一定范围内可控的特点.     

酶催化交联水凝胶在组织工程中的应用进展

通过酶催化温和交联反应制备的水凝胶具有原位形成、催化效率高、反应条件温和、细胞毒性低、生物相容性好、易降解等优点。本文阐述了酶交联水凝胶的作用机理,涵盖了转谷氨酰胺酶(TGase)、酪氨酸酶(TYR)和辣根过氧化物酶(HRP)三种酶,并综述了近年来酶交联水凝胶在皮肤组织、骨软骨组织、神经组织等组织工程方面以及细胞包封与递送和药物释放领域的发展现状。最后对酶交联水凝胶所面临的不稳定性、机械性能有限等挑战及未来的发展趋势进行了总结和展望,以期为酶交联水凝胶在组织工程的研究提供理论依据和参考。     

微凝胶胶体晶体研究进展

Poly(N-isopropylacrylamide)(PNIPAM)微凝胶粒子是一种软的胶体粒子.和单分散的SiO_2、PS、PMMA等硬的胶体粒子一样,单分散的PNIPAM微凝胶粒子也可以自组装成为高度有序的胶体晶体.微凝胶粒子软物质的特性及其对外部刺激的响应性赋予其不同于硬球的组装行为.微凝胶胶体晶体的高度有序结构及其刺激响应性使其在诸多领域有重要用途.本文分别介绍了三维及二维微凝胶胶体晶体组装的研究进展,并对已开发的基于微凝胶胶体晶体的应用进行了总结.     

糖超分子水凝胶在组织工程领域的研究进展

组织工程的一般策略是使用生物支架作为人工基质替代天然细胞外基质(ECM)支持细胞的生存和各项功能,从而形成新的组织.作为一类重要的生物大分子,糖质(glycan)是ECM的主要组分,其所承载的基质和信息功能使其成为一种极有潜力的制备组织工程支架的原材料.与此同时,基于可逆非共价相互作用的水凝胶,因其可以实现对水凝胶时空结构的精确操纵,从而模拟细胞所需的生存环境,促进组织的再生修复,近年来得到了重视和研究.本文从模拟ECM的结构和功能切入,将糖质功能与非共价作用结合起来,介绍多种糖动态超分子水凝胶的设计思路和构筑原理,讨论其在组织工程应用中需要实现的关键性能,并对其在该领域的发展趋势进行展望.     

可注射水凝胶的制备与应用

可注射水凝胶在再生医学和药物控释等方面有着广泛的用途,是近年来生物医用材料领域新的研究方向.本文综述了近年来人们在可注射水凝胶制备和应用方面的研究进展,最后展望了其发展前景.     

组织工程用水凝胶材料

综述了目前用于组织工程支架材料的水凝胶,包括胶原和明胶、透明质酸盐、海藻酸盐,琼脂糖和壳聚糖等天然水凝胶,聚丙烯酸及其衍生物、聚氧化乙烯及其衍生共聚物、聚乙烯醇、聚磷腈和合成多肽等合成水凝胶,并介绍了可注射性组织工程水凝胶。     

导尿管表面具有抗菌功能的层层组装微凝胶膜

以化学交联的聚烯丙基胺盐酸盐拟葡聚糖微凝胶和透明质酸为构筑基元,在导尿管表面层层组装构筑了厚度小于500 nm可控释放抗菌药物的聚合物微凝胶膜。 广谱抗菌药物头孢曲松钠通过扩散吸附的方法在2 min内快速负载到聚合物微凝胶膜中,并且在生理盐水中可控释放时间达3 h。 抗菌实验表明,组装有层层组装微凝胶膜并负载广谱抗菌药物的导尿管具有令人满意的抗菌效果,避免感染的发生。     

手性水凝胶的制备与调控及其应用

手性水凝胶是新近涌现的一个研究领域,以其独特的手性响应性,可逆的吸收膨胀性能,在手性识别、手性分离、药物控制释放和微流控器件等方面均具有广泛的应用前景.因此,手性水凝胶已经成为近些年来材料科学、化学、生物医学等领域的研究热点,如何制备手性响应性好、形成过程可控、结构规整的水凝胶,并加以开发应用成为了研究中的重点.本文概述了手性水凝胶的制备方法,自组装机理,以及目前的应用状况,并展望了其未来的发展趋势.     

聚合物微球交联水凝胶研究进展

作为一类与人体软组织结构最为相似的材料,高分子水凝胶在医药、食品、农林、化妆品等领域应用广泛。其中,聚合物微球交联水凝胶在承受外力时聚合物可以通过链滑移或变形有效地耗散外界应力,赋予了水凝胶优异的强度和韧性,备受国内外学者关注。本文主要介绍了聚合物微球交联水凝胶、嵌段共聚物胶束交联水凝胶以及疏水缔合水凝胶的合成方法,归纳了其在传感器、组织工程以及药物释放等领域中的应用进展, 对其增韧机理及应用前景进行分析,并展望了该领域的研究趋势,为可构筑高性能水凝胶提供依据。     

壳聚糖水凝胶微球的制备与溶胀性能

采用三聚磷酸钠(TPP)和六偏磷酸钠(SHMP)为复合交联剂,制备了离子交联网络结构的壳聚糖水凝胶微球。分析讨论了交联剂质量配比、pH以及离子强度等对壳聚糖微球溶胀性能的影响。结果表明:使用复合交联剂制备的微球的溶胀度比单独使用TPP或SHMP的分别低62.4%和41.3%,交联效率得到明显提高;当m(TPP)∶m(SHMP)=3∶5,交联剂pH=5时,制备的微球交联程度最好,结构最密实;在pH=1.2的缓冲溶液中,溶胀度可达到357%,而且凝胶没有任何破碎。微球具有较好的离子强度和pH敏感性,在酸性介质中有较高的溶胀度。     

壳聚糖基智能水凝胶的研究进展

壳聚糖是一种天然高分子,含有氨基和羟基等特征基团;水凝胶是一种高分子交联网络体系,具有亲水性,在水中能够溶胀并保持大量水分而不溶解;\"智能化\"是自发地对外界环境刺激产生响应的一种特性。壳聚糖基智能水凝胶具有良好的生物相容性和可降解性,正倍受广大研究学者的关注。文章综述了近年来关于pH敏感型、温度敏感型以及pH/温度双重敏感型壳聚糖基智能水凝胶的研究概况,介绍了壳聚糖基水凝胶在医学领域如组织工程、药物释放方面的应用并对其未来的发展方向进行了探讨。     

聚L-谷氨酸可注射水凝胶的制备及性能

通过活化改性聚L-谷氨酸（PLGA）制备酰肼化PLGA（PLGA-ADH）和3-氨基-1,2-丙二醇改性的PLGA（PLGA-OH）,PLGA-OH经高碘酸钠氧化制得醛基化PLGA（PLGA-CHO）,以PLGA-ADH和PLGA-CHO为前驱体,通过席夫碱交联反应构建了PLGA可注射水凝胶.研究了酰肼化和醛基化改性前后PLGA的结构变化,考察了固含量对水凝胶成胶时间、溶胀行为、机械性能、体外降解性能、药物释放行为及微观形貌等的影响,并进行了初步的细胞培养实验及裸鼠皮下注射成胶实验.结果表明,该PLGA可注射水凝胶在组织工程领域具有良好的应用前景.     

A flexible rapid self-assembly scaffold-net DNA hydrogel exhibiting cell mobility control

DNA hydrogels have unique properties, such as specific identifiable molecular structures, programmable self-assembly, and excellent biocompatibility, which have led to increasing researches in the field of nanomaterials and biomedical over the past two decades. However, effective methods to regulate the microstructure of DNA hydrogels still lack, which limits their applications in tissue engineering. By introducing DNA scaffolds into rolling circle amplification (RCA) products and implementing rapid self-assembly strategy, we can produce a regulable new type scaffold-net DNA hydrogel in a short time. Scaffolds concentration and RCA time can regulate the microcharacteristics and physical properties of hydrogels. Scaffold-net DNA hydrogels will be a promising bionic platform for the studies of cancer cell metastatic and microenvironment biophysics.     

可拉伸超韧水凝胶的制备和应用

综述了可拉伸超韧水凝胶的设计原理及其在组织工程和柔性电子器件领域的应用.通过将网络结构层次、化学结构、增韧机制与宏观力学性能相结合,重点讨论了单网络水凝胶、双网络水凝胶、纳米复合水凝胶及其它水凝胶等可拉伸超韧水凝胶的研究进展,并总结和展望了新思路和新方向.     

基于苯甲酰亚胺的高分子药物载体与支架材料

苯甲酰亚胺（Benzoic-imme）是近期被报道的少数能够响应由重大疾病引起的体内内源性pH改变的化学结构之一。由于苯环与碳氮双键共轭作用,使其在正常生理pH值（～7.4）稳定,在弱酸性pH值（<6.8）水解。基于苯甲酰亚胺基团的高分子输送体系,能够高效响应实体肿瘤、脑卒中半暗带等由病变组织内部无氧酵解导致的细胞外弱酸性环境,及因细胞内化所形成的内涵体、溶酶体等酸性环境,赋予该类载体被动靶向效应。另一方面,苯甲酰亚胺是一类重要的动态化学结构,由苯甲醛基团与氨基反应键合,反应条件温和。利用该反应能够在生理环境条件下构筑原位交联体系,获得具有注射能力的高分子水凝胶,用于生物活性物质输送或作为组织工程支架。亚胺形成与水解过程可逆,基于苯甲酰亚胺的生物医用体系不需永久改变材料化学结构,具有明确的代谢途径,为载体设计和材料选择提供方便。目前,苯甲酰亚胺结构已被用于制备环境响应性高分子组装体系、有机／无机杂化体系及高分子水凝胶。本文将介绍最近几年来基于苯甲酰亚胺基团的高分子药物输送体系和组织工程支架材料制备等方面的研究进展。     

Injectable Hyaluronic Acid/Poly(γ-glutamic acid) Hydrogel with Step-by-step Tunable Properties for Soft Tissue Engineering

Injectable hydrogels as an important class of biomaterials have gained much attention in tissue engineering. However, their crosslinking degree is difficult to be controlled after being injected into body. As we all know, the crosslinking degree strongly influences the physicochemical properties of hydrogels. Therefore, developing an injectable hydrogel with tunable crosslinking degree in vivo is important for tissue engineering. Herein, we present a dual crosslinking strategy to prepare injectable hydrogels with step-by-step tunable crosslinking degree using Schiff base reaction and photopolymerization. The developed hyaluronic acid/poly(γ-glutamic acid)(HA/γ-PGA) hydrogels exhibit step-bystep tunable swelling behavior, enzymatic degradation behavior and mechanical properties. Mechanical performance tests show that the storage moduli of HA/γ-PGA hydrogels are all less than 2000 Pa and the compressive moduli are in kilopascal, which have a good match with soft tissue. In addition, NIH 3 T3 cells encapsulated in HA/γ-PGA hydrogel exhibit a high cell viability, indicating a good cytocompatibility of HA/γ-PGA hydrogel.Therefore, the developed HA/γ-PGA hydrogel as an injectable biomaterial has a good potential in soft tissue engineering.     

Bioinspired dual dynamic network hydrogels promote cartilage regeneration through regulating BMSC chondrogenic differentiation

How to improve the therapeutic efficacy of cell delivery during mechanical injection has been a great challenge for tissue engineering. Here, we present a facile strategy based on dynamic chemistry to prepare injectable hydrogels for efficient stem cell delivery using hyaluronic acid (HA) and poly(γ-glutamic acid) (γ-PGA). The combination of the guest–host (GH) complexation and dynamic hydrazone bonds enable the HA/γ-PGA hydrogels with physical and chemical dual dynamic network and endow hydrogels a stable structure, rapid self-healing ability, and injectability. The mechanical properties, self-healing ability, and adaptability can be programmed by changing the ratio of GH network to hydrazine bond cross-linked network. Benefitting from the dynamic cross-linking networks, mild preparation process, and cytocompatibility of HA/γ-PGA hydrogels, bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs) show high cell viability in this system following mechanical injection. Moreover, HA/γ-PGA hydrogels can promote BMSC proliferation and upregulate the expression of cartilage-critical genes. Notably, in a rabbit auricular cartilage defect model, BMSC-laden HA/γ-PGA hydrogels can effectively promote cartilage regeneration. Together, we propose a general strategy to develop injectable self-healing HA/γ-PGA hydrogels for effective stem cell delivery in cartilage tissue engineering.