DNA水凝胶的制备及生物应用

DNA具有良好的生物相容性、生物可降解性、分子识别特性、纳米尺寸可控及特异编码等特性。近年来,DNA扮演了多种角色,不仅仅是作为生物体系的遗传物质,同样作为生物材料被用于纳米结构的构建。DNA水凝胶既保持了DNA本来的生物特性又兼具普通凝胶的特性,比如形状可塑性、一定的机械强度、输送物质等特性。DNA水凝胶按照凝胶形成化学键的类型可以分为共价键形成的化学凝胶和非共价键形成的物理凝胶; DNA水凝胶中可以引入特异性响应不同刺激的基团或者序列,从而实现对不同刺激的灵敏性响应进而拓宽DNA水凝胶的应用范围。按照刺激响应性分类可分为pH敏感型、光敏感型、温度敏感型和小分子敏感型等水凝胶。DNA水凝胶的这些特有的性质很好地将DNA纳米技术和生物技术连接起来,为其应用提供了广阔的前景。DNA水凝胶作为一种具有智能响应的材料也越来越多地被应用到生物传感、药物输送、三维细胞培养等方面。本文主要综述了DNA 水凝胶的分类以及近几年来DNA水凝胶中的不同刺激响应型DNA水凝胶的制备及其生物应用,最后对其以后的研究前景进行了展望。     

智能响应型水凝胶药物控释体系及其应用

药物控释体系可改善药物分子在机体内的释放、吸收、代谢和排泄过程,显著提高药物利用率并减弱药物的毒副作用。智能响应型水凝胶凭借其刺激响应性、亲水性和无毒性在药物控释方面得到了广泛的关注。本文介绍了智能响应型水凝胶药物控释体系的概念、机理和应用,详细归纳了智能响应型水凝胶药物控释体系的研究进展。按照刺激源不同将智能响应型水凝胶药物控释体系分为pH响应型、温度响应型、光响应型、生物分子(如葡萄糖、酶)响应型、外场(如电场、磁场)响应型、压力响应型、氧化还原响应型及多重响应型水凝胶药物控释体系。进一步介绍了智能响应型水凝胶药物控释体系在治疗癌症、急性肾损伤、眼病、糖尿病等疾病及抗菌、防止伤口感染等方面的应用。最后,基于目前智能响应型水凝胶药物控释体系存在的一些问题(如生物相容性差、存在突释或滞释现象、不可降解等)对其发展做出了展望。     

金纳米棒基智能复合纳米水凝胶的研究进展

金纳米棒(AuNRs)基智能复合纳米水凝胶是一类结合了AuNRs和智能纳米水凝胶两者独特性能的智能纳米材料,其最大特点是可通过外界刺激来调节AuNRs的多种性能,或通过测定其性能变化来感知外界刺激。本文首先介绍了目前文献报道的核壳结构型、无规充填型、草莓型三种形态结构的AuNRs基智能复合纳米水凝胶的特点及其合成方法。然后,总结了金纳米棒基智能复合纳米水凝胶的性能与应用研究进展。最后,对其未来的研究方向和发展前景作出了展望。     

智能性水凝胶

“智能”材料具有传感、处理和执行功能，水凝胶作为智能材料其应用前景良好。本文综述了智能水凝胶的近期研究发展，以Ｆｌｏｒｙ的溶胀理论着重探讨了刺激响应性，并介绍了化学机械现象及凝胶相转变。     

刺激响应降解型聚合物水凝胶

作为一类重要的高分子材料,聚合物水凝胶由于其优良的理化性能和生物学特性而被广泛应用于生物医药领域,降解特性是其作为生物医用材料的重要性能指标。刺激响应降解型水凝胶是指在环境因素刺激下凝胶网络发生响应性断裂,进而产生凝胶-溶胶或溶胀-降解转变的一类智能高分子材料。这一响应降解特性可通过将环境敏感性断裂基团引入到聚合物凝胶网络中来实现。与水凝胶常规的水解、酶解相比,刺激响应降解因具有空间或时间上的可控特性而引起人们的广泛关注。本文重点介绍了pH响应、光响应以及氧化还原响应降解型聚合物水凝胶的设计方法、降解机理及其最新研究进展,并对刺激响应降解型水凝胶未来的研究方向进行了展望。     

响应性水凝胶及其在生物医药领域应用研究进展

响应性水凝胶又称"智能水凝胶",是以水凝胶为基础,经修饰响应多种理化性质及微小环境变化,从而改变自身性质的一类水凝胶。响应性水凝胶目前广泛应用于生物医药领域、材料领域等,如:制备pH响应性水凝胶负载阿霉素(DOX)治疗癌症,温度响应性水凝胶制作3D生物打印材料用于创伤修复,葡萄糖响应性水凝胶治疗糖尿病足等。本文介绍了响应性水凝胶研究的国内外发展动态,包括响应性水凝胶的制备、修饰方法及其在生物医药领域的应用,并对未来的发展方向进行了讨论与展望。     

聚离子液负载金纳米粒子水凝胶的制备及阴离子响应性

通过咪唑基离子液单体与二乙烯苯的自由基聚合制备了聚离子液水凝胶,并通过一步还原得到了离子液水凝胶负载金纳米粒子的复合材料。用UV-Vis光谱和透射电子显微镜研究了金纳米粒子在离子液水凝胶内部的分散状态及阴离子响应性聚集。结果表明,由于空间位阻和静电作用,制得的金纳米粒子的表面等离子共振吸收峰为527 nm,在离子液水凝胶中呈均匀分散的球形(2～5 nm);在PF6-阴离子的作用下,形成了疏水性水凝胶,使凝胶收缩,凝胶内部的金纳米粒子发生聚集,其吸收峰红移到532 nm,初步证实了此水凝胶具有阴离子响应性。     

刺激响应型有机小分子凝胶的研究进展

智能型凝胶是近年来有机小分子凝胶的研究重点, 其中刺激响应型有机小分子智能凝胶对外界微小的物理、化学刺激, 如温度、光、pH、离子强度或电场等能够感知并在响应过程中有显著的响应行为性. 较系统地综述了刺激响应型有机小分子智能凝胶的结构特点和近年来的研究进展, 并展望了该类有机小分子智能凝胶的应用前景.     

具有环境响应性的纤维素基水凝胶

随着对可再生资源开发利用的逐渐重视,基于纤维素环境响应型水凝胶结构设计及其响应性能的研究备受关注.环境响应纤维素基水凝胶不仅具有良好的生物相容性和生物可降解性,还表现出对环境因素特定的检出识别能力及明显响应性,拓展了水凝胶材料在生物医用、仿生智能材料等领域的应用.本综述首先从环境响应型纤维素水凝胶材料的结构设计出发,以交联方式分类简要介绍了纤维素基水凝胶的合成方法,具体包括物理交联、化学交联和其他交联方式等.接着,从水凝胶功能性入手,重点介绍了以一种或多种化学信号、物理信号为刺激源响应的纤维素基水凝胶材料;并以药物载体、形状记忆材料和伤口敷料等方面研究成果为例,阐述了环境响应型纤维素基水凝胶的相关应用,以及其在智能软体机器人和环保生物传感器等领域的巨大应用潜力.     

刺激响应性电纺纳米纤维

采用静电纺丝法制备的、平均直径通常小于1000 nm的刺激响应性电纺纳米纤维是一种可响应外界刺激而发生物理化学性能改变的智能聚合物纤维,由它形成的纤维膜具有比表面积大、孔隙率高、对外界刺激产生响应速度快等优点,因此在诸多领域显示出诱人的应用前景,是近年来受到国内外高度关注的一种智能纳米材料。本文首先归纳了制备刺激响应性电纺纳米纤维的三种方法。然后从成纤聚合物的合成或选用、纺丝液配制、静电纺丝和后处理4个方面讨论了制备过程中影响纳米纤维尺寸、结构和刺激响应性等性能的主要因素。接下来重点述评了除电场外的其他各种刺激响应性电纺纳米纤维的设计及其构建研究进展,另外介绍了这些刺激响应性电纺纳米纤维膜在分离与纯化、药物控制释放、伤口敷料、细胞培养、传感器与检测等方面的应用研究情况。最后,就它们的未来研究方向进行了展望。