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.     

仿生天然高分子水凝胶在医用材料方面的应用

天然高分子水凝胶具有高度水合的三维网络结构,显示出独特的粘附性,能有效地控制出血,减少二次感染,且生物相容性和生物降解性好,是一种理想的医用粘合剂材料。近年来,鉴于目前医用粘合剂研发制备中对水下湿粘性以及生物降解性能等要求越来越严格,具有耐水粘附性、生物安全性和形状可控性的新型粘附材料成为研究的热点和难点。自然界生物对各种基质的粘附性主要取决于其组成或结构,利用天然高分子水凝胶材料进行仿生,可以使其兼具优异的组织粘附性、止血抑菌性和形状可控性等特性,是解决上述问题的有效策略。本文概述了两种类型的仿生天然高分子水凝胶材料粘附机制,针对性地讨论了贻贝、藤壶、牡蛎的组成特性和咸水鱼、细胞外基质(extracellular matrix)的结构特点以及粘附机理,并介绍了相应仿生天然高分子水凝胶材料在组织愈合、伤口止血及药物递送方面的研究进展。最后,对仿生天然高分子水凝胶在未来的发展方向进行展望并为其提供相应的建议。     

仿贻贝粘性高分子的应用进展

海洋贻贝类生物的足丝分泌蛋白几乎能够在所有基底材料上实现高强度、高韧性的粘附,且不受水或者潮湿环境影响。这种环境友好、条件温和的高效生物粘附剂引起了研究人员的兴趣,尤其在粘附机理和应用前景方面更是研究人员关注的重点。大量研究表明,贻贝超强的粘附能力与其分泌的粘附蛋白中高含量的3,4-二羟基苯丙氨酸(多巴,DOPA)单元相关。受贻贝粘附蛋白的启发,人们研究发现,多巴胺(DA)分子具有与之相似的官能团,聚合后有相似分子结构,使用聚多巴胺替代聚多巴,可以在基体表面达到相似的粘附性能。本文简单介绍了仿贻贝粘性物质中的代表多巴胺自聚合形成聚多巴胺(PDA)与粘附机理,并重点介绍了近年来DOPA衍生物在表面改性、催化、生物防污及生物医学领域的应用和前景。     

贻贝启发的抗菌骨粘合剂的制备与性能北大核心CSCD

骨粘合剂因其快速且稳定的骨粘结性能而受到广泛关注。然而,商用粘合剂的较差生物相容性所导致的不良反应限制了其广泛使用。基于贻贝粘附剂的启发,利用氧化透明质酸(OHA)、单宁酸(TA)与聚赖氨酸(PL)三者共混制备了一种生物相容性良好的双交联网络抗菌骨粘合剂。该粘合剂的粘合粘结强度~450 kPa,搭接粘结强度为~250 kPa,其优异的粘附性能,自愈合性与可注射性可以满足多种临床应用场景,其良好的体外生物相容性为骨细胞增殖和组织愈合提供了稳定的生长环境。此外,单宁酸的抗菌性能使该粘合剂可杀死95%以上的金黄葡萄球菌与大肠杆菌,降低了骨折处发生细菌感染的风险。     

含有邻苯二酚基团的材料在抗菌防污领域的研究进展

贻贝是海洋污损生物中最为常见的一类生物,它可以粘附在几乎所有材料的表面,这是由于贻贝能够分泌具有优异粘附性能的贻贝粘附蛋白.贻贝粘附蛋白结构中具有邻苯二酚基团,并已被证明是一种有效的表面改性锚定剂,几乎可以粘附在任何材料表面.本文针对含有邻苯二酚基团的材料,结合近五年的国内外研究报道,介绍了含有邻苯二酚基团材料的制备方...     

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.     

多巴胺改性海藻酸多孔支架的制备与性能

生物大分子海藻酸(Alg)由于其安全、无毒、可生物降解等特性而被广泛应用于组织工程领域。 受海洋贻贝蛋白结构的启发,多巴胺(DA)具有优异的粘附性能,在碱性水溶液条件下可发生氧化自聚形成聚多巴胺(PDA)。 以Alg为基体,加入PDA纳米粒子复合,并通过冷冻干燥法制备得到Alg/PDA多孔支架材料。 结果表明,Alg/PDA多孔支架材料具有较为规整的内部结构。 改变Alg质量浓度,Alg/PDA支架材料的孔径可控制在60~120 μm之间,孔隙率可控于80%~88%。 所得的支架材料具有适宜大小的孔径和孔隙率,结果表明支架材料对细胞无毒副作用。     

用于基因传递的智能响应性高分子研究进展

智能响应性高分子由于具有优异的环境响应性、多样的功能性、良好的生物可降解性和生物相容性而在生物医用领域备受瞩目.基于特定功能的智能响应性高分子基因载体可以克服基因运载中的障碍,降低对正常组织和细胞的毒副作用,提升靶细胞的基因转染效率.此外,大部分智能响应性高分子能有效结合多种治疗方式以实现更有效的治疗效果.本文综述了近年来智能响应性高分子在基因运载及相关生物医用领域的研究进展,对相关智能响应性高分子的设计及特点进行了介绍,并进一步对其在基因运载及相关生物医用领域的应用前景进行了展望.     

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。     

多巴胺基纳米材料在生物医药中的应用

多巴胺是存在于人体内的一种儿茶酚胺类神经递质。自从研究者们发现了利用多巴胺的氧化自聚合反应制备聚多巴胺涂层的简便方法之后,多巴胺基纳米材料已经发展成为一类新兴的生物材料。多巴胺基纳米材料由于具有独特的物理化学性质,例如普适性的粘附性质、高化学反应活性、优良的生物相容性和生物降解性、以及光热转换性质,而在生物传感、药物输送、光热疗法、抗菌和组织工程等领域吸引了研究者们强烈的研究兴趣。本文综述了多巴胺基纳米材料的制备、功能化及在生物医药应用方面的最新进展。首先介绍了几种典型的多巴胺基纳米材料,并讨论影响其组装过程的因素。之后详细综述了这些材料在生物医药领域的应用,尤其是在癌症诊断和治疗方面。最后,本文提出了推进多巴胺基纳米材料临床应用需要发展的研究方向。     

基于贻贝仿生化学的分离功能材料

贻贝仿生的表面化学是近年来材料学、化学、生物医学等领域的交叉研究热点。多巴胺可以作为贻贝足丝蛋白(Mfp)超强黏附特性的模型分子,通过复杂的氧化-自聚和组装,形成多种功能的聚多巴胺(PDA)纳米涂层和纳米粒子,在分离膜、吸附材料、生物医用材料、生物黏结剂等领域有着广阔的应用前景。本研究小组近年来持续开展了基于贻贝仿生化学的分离功能材料制备与结构调控的研究工作,率先将多巴胺表面沉积方法应用于多孔分离膜表面的构建与功能化,提出了多巴胺的自聚-沉积过程模型,进而验证了PDA沉积层的纳滤分离特性,建立了一条简单方便的膜表面功能化与纳滤膜制备新途径。本文主要对基于贻贝仿生化学的分离功能材料,特别是分离膜的研究进展进行综述,并对将来的发展趋势进行展望。     

基于聚多巴胺的表面改性方法研究现状

多巴胺具有与贻贝粘附蛋白类似的性能。它可以沉积在几乎所有物质表面对其进行改性,且能与氨基、巯基、金属离子等官能团反应,所以将多巴胺修饰在材料表面不但可以赋予材料表面依赖于聚多巴胺(PDA)的仿生特性,而且PDA的反应活性为材料表面的二次修饰提供了理想的平台。这种基于PDA的表面修饰方法不但简单、绿色且适用性非常广,可应用于化学、生物、医药、材料等多个领域。本文从多巴胺的结构以及聚合、粘附机理研究入手,对近几年在材料表面修饰PDA,且以其为平台再二次修饰的报道进行了归纳总结,进一步认识和理解了多巴胺的性能,并为设计和构建新型的、高性能化的PDA仿生功能材料提供思路,推动研究者们在此基础上将PDA应用于更多的领域,使其向着绿色化和多样化方向发展。     

3D打印生物医用材料研究进展

3D打印(亦称增材制造)技术因其独特的材料成型优势,在组织工程、航空航天、汽车制造、以及电子工业等众多领域显示出巨大的应用潜力。然而,在实际生物医学应用中,3D打印生物器件和组织器官除了要求具有复杂的结构和优异的生物学性能外,其打印结构的表面性质也需满足某些特定的要求,如3D打印组织骨架和器官必须具有生物相容性、抗菌性及细胞粘附性等。因此,将3D打印与传统表面修饰技术相结合,在不改变材料三维结构的基础上调控其表面生物化学性质,从而赋予3D打印生物骨架器官多功能化,可实现更为广泛的应用。本文以3D打印生物骨架及器官的表面修饰为主要内容对就近年来3D打印生物医用材料的最新研究进展进行了综述。     

含邻苯二酚基团聚合物的研究进展

富含邻苯二酚基团聚合物具有优异的生物相容性、耐水性和粘附性能,被广泛应用于胶黏剂、水凝胶、防污涂层、自修复材料、生物医用材料等领域。 本文概述了含邻苯二酚基团聚合物的研究进展,重点介绍了含邻苯二酚基团聚合物的合成方法、化学结构和性能,以及其应用和前景。     

官能团化聚己内酯的制备及其生物应用

聚己内酯(PCL)是一种疏水的、半结晶的、可降解的脂肪族聚合物,其具有良好的生物相容性、药物透过性和机械性能,在药物缓释和组织工程领域得到了广泛的关注。由于其结晶性强,亲水性差,生物降解速度慢,限制了其在生物医用领域更广泛的应用。聚己内酯的官能团化可实现对聚酯材料亲疏水性、降解速率等物化性质的调节,同时,活性官能团的引入便于对PCL的进一步化学修饰,有利于拓宽聚己内酯类材料的生物医用领域。本文详细介绍在聚己内酯骨架引入侧基官能团的化学方法,并简要阐述了官能团化聚己内酯在生物医用材料领域的应用。     

卟啉修饰碳纳米管研究进展

碳纳米管(Carbon Nanotubes,简称CNTs)独特的一维管状分子结构赋予其许多优良的物化性能。具有平面π共轭结构的卟啉分子与CNTs之间存在强烈的相互作用,利用卟啉修饰CNTs,可以通过共价和非共价两条途径实现。卟啉修饰CNTs不仅可以改善CNTs的溶解性能,而且还可以赋予其许多卟啉固有的优良性能。由此构筑的复合物体系在光电、催化、生物医用领域均显示出广阔的应用前景。本文系统总结了目前国内外利用卟啉修饰CNTs的相关研究成果,并对未来的研究进行了展望。     

一种新型可降解蓝光固化医用粘合剂的合成及其性能研究

临床外科手术缝合费时费力,且容易留下疤痕,医用粘合剂为解决这些问题提供了一种有效手段。本文基于在生物材料领域广泛应用的可降解材料聚癸二酸甘油酯（PGS）,研制了一种新型的可降解蓝光固化医用粘合剂。以PGS为基体与甲基丙烯酸（2-异氰基乙基）酯反应制得聚癸二酸甘油酯接枝甲基丙烯酸（2-异氰基乙基）酯（PGS-IM）粘结剂,其结构和性能经¹H NMR, ATR-FTIR, TGA和DSC表征。并测试了其蓝光固化后的粘结性能,考察了其生物相容性。结果显示：PGS-IM的玻璃化转变温度为-30.6 ℃;玻璃和PET板的粘结强度分别为0.84±0.12 MPa和0.39±0.07 MPa。 RAECs培养实验显示其具有良好的生物相容性。     

多巴及其衍生物黏附性的研究与应用进展

多巴(DOPA)是海洋贻贝等生物分泌黏液的重要组成部分,它具有很强的黏附性,不仅可以黏附在无机材料表面,也可以黏附在有机材料表面。进一步的研究表明,含邻苯二酚基团的多巴类衍生物同样具有与多巴相类似的强黏附性,由此发展起来的聚多巴胺涂层在诸多领域已得到应用。基于上述研究成果,科学家们将多巴及其衍生物引入高分子中,得到了一系列黏附性能强的仿生高分子,在各领域也已得到应用。本文综述了多巴及其衍生物黏附机理的研究和它们在各领域的应用现状。     

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.     

基于多巴胺表面改性技术研究现状

海洋贻贝类生物通过足丝分泌的黏附蛋白,在潮湿环境中可以短时间固化,并紧固黏附在基质表面.研究表明,3,4-二羟基-L-苯基丙氨酸(多巴,DOPA)是这种黏附蛋白中的重要组成部分.多巴胺(DA)作为DOPA的一种衍生物,拥有同样的强黏附性.且多巴胺的自聚合产物聚多巴胺(PDA)存在许多官能团,如邻苯二酚、胺、亚胺,这些官...