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。     

智能纳米水凝胶的刺激响应性研究进展

智能纳米水凝胶在药物输送与可控释放、医学诊断、生物传感器、微反应器、催化剂载体等方面有良好的应用前景。结合本课题组近年来的研究成果,分别介绍了具有温度刺激响应性、pH刺激响应性、光刺激响应性、磁场刺激响应性、分子识别刺激响应性和多重刺激响应性智能纳米水凝胶的研究进展。另外,对这几种智能纳米水凝胶目前存在的问题和今后的发展方向提出了一些粗浅的看法。     

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。     

功能性聚氨基酸纳米凝胶

聚合物纳米凝胶具有稳定的三维结构、高载药效率、刺激响应性等特性,在药物递送、基因治疗和生物成像等多个生物医学领域应用前景可期。聚氨基酸纳米凝胶由于其优异的生物相容性、性能易于调节、降解产物安全无毒等特性,在生物医学领域获得了广泛的关注。特别地,具有内源性刺激(例如:还原性、活性氧、pH和酶)或外源性刺激(例如:光和温度)响应能力的功能性聚氨基酸纳米凝胶可通过适度的转变达到药物递送可控的目的。本文系统地介绍了不同功能性聚氨基酸纳米凝胶的制备、应用和面临的挑战。     

氧化石墨烯/聚合物复合水凝胶的研究进展

氧化石墨烯是一种具有单原子厚度的二维材料, 具有优异的力学性能和良好的水分散性, 其表面有大量的含氧官能团. 将氧化石墨烯引入水凝胶体系中可以提高水凝胶的机械性能, 丰富其刺激响应的类型. 目前, 氧化石墨烯水凝胶在高强度、 吸附、 自愈合及智能材料等很多领域均有出色的表现. 氧化石墨烯水凝胶的研究已有10年的历史. 本文总结了氧化石墨烯水凝胶的制备方法, 归纳了智能氧化石墨烯水凝胶在光热响应、 pH响应和自愈合3个方面的响应机理和研究进展, 并综合评述了其在高强度水凝胶、 生物医学、 智能材料和污水处理等方面的应用前景.     

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...     

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。     

刺激响应性聚合物微针系统经皮药物递释

微针经皮递送系统相比于口服、注射给药具有高效、安全、无痛的给药特点，特别是刺激响应性聚合物微针系统生物相容性好，能够依据环境微变化实现时间和空间上的经皮局部和全身智能给药功能，是当前国际前沿研究课题。本文聚焦于近十年来国内外刺激响应性聚合物微针系统的研究工作，着重综述了聚合物微针的发展演变历程、内外环境刺激响应类型及其响应构效机制。此外，详细阐述了微针制备方法、表征方法、微针系统在生物医药递释、组织器官、皮肤医学及医美领域等方面的应用。刺激响应性聚合物微针系统使用方法简便、力学性能可调、药物精准靶向递送，在经皮靶向给药领域有重大研究意义，未来生物活体负载及标准化的产业应用是研究者不断努力和进步的方向。     

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。     

响应性聚合物纳米材料作为药物载体的研究进展

近年来聚合物纳米材料被应用于药物递送系统的研究,其中刺激响应性聚合物纳米载体因具有载药稳定性好、生物相容性好等特点而成为研究热点,通过各种内在或外在条件给予适当刺激,响应性聚合物纳米载体能达到药物控制释放的目的.本文介绍了几种单一刺激和多重刺激响应性聚合物材料的研究进展及作为抗癌药物载体的优势,并对未来的发展方向进行了...     

功能多肽在肿瘤治疗中的应用及研究进展

多肽具有生物相容性好,功能多样化,生物体内响应性高及合成修饰方法简单易行等优点,已被广泛用于构建靶向药物传递系统。以具有靶向功能和刺激响应性的多肽为基础构建的药物传递系统,能够将药物定向地运送到肿瘤区域。药物传递系统到达肿瘤组织后,在肿瘤组织特殊微环境或外源刺激下,实现药物的精准释放。这种具有特异性肿瘤靶向和刺激响应型的多肽载体可以最大程度地提高药物的抗肿瘤效果,降低药物的毒副作用。本文简要介绍了常用的靶向多肽和刺激响应型多肽,并讨论了基于功能型多肽的药物载体在肿瘤治疗方面的应用。     

体内自组装多肽纳米材料及其在肿瘤诊疗中的研究进展

多肽纳米药物由于具有易于设计改造、良好的靶向性、生物相容性和较长的血液循环时间等优势,在生物医学与肿瘤诊疗中具有巨大的潜力.近年来,利用肿瘤微环境原位构建多肽纳米材料的策略已被广泛研究,本文综述了多肽纳米材料通过不同的刺激响应(pH、酶和氧化还原等)实现体内自组装,从而对肿瘤的诊断与治疗产生的积极效果.重点阐述了不同的刺激响应型自组装多肽纳米材料的设计合成及其在肿瘤诊疗中的应用,如对于药物递送系统中的药物富集、渗透和内吞等过程的增强作用,同时简单介绍了其在生物成像上的应用,最后对体内自组装多肽纳米材料的未来发展进行了展望.     

海藻酸盐水凝胶作为递送载体在组织再生中的应用

海藻酸盐是一类存在于褐藻中的线性亲水多糖,由D-甘露糖醛酸(M)和L-古洛糖醛酸(G)以不同比例的重复单元组成.它是用于水凝胶合成的天然生物材料之一,通过简单的离子交联,即可与Ca2+等多价无机阳离子发生"蛋盒反应",形成水凝胶.海藻酸盐骨架上存在大量–OH和–COOH极性基团,通过化学或物理方法对其进行修饰,使其可以在温度、pH、光等刺激的响应下实现细胞或生物活性分子的可控释放.目前组织再生领域的主要应用策略之一是利用生物相容性材料,结合生物活性分子和细胞,以促进受损组织的再生.水凝胶材料在保护嵌入的细胞并模仿天然细胞外基质方面具有潜力.海藻酸盐也因为其易于凝胶化和良好的生物相容性,被广泛用于组织再生领域.本综述中,我们总结了用于组织再生,特别在伤口愈合、骨和心脏修复领域的海藻酸盐水凝胶的不同交联方法,重点分析了对刺激具有响应性的海藻酸盐水凝胶的特征以及其作为递送载体在组织再生中的应用.     

响应性凝胶及其在药物控释上的应用

综述近年来在响应性凝胶材料研究方面的进展，介绍了能感应ｐＨ、温度、光、电场以及生化物质等外界因素变化的响应性凝胶的结构特点与响应机理，同时介绍了此类凝胶应用于药物控制释放方面的研究近况。     

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。     

环糊精超分子水凝胶*

本文综述了近年来基于环糊精包合作用的超分子水凝胶的研究进展,主要包括：环糊精与线性、星型、接枝、超支化聚合物包合形成的多聚(准)轮烷自组装制备超分子物理凝胶及功能化多聚(准)轮烷经交联反应制备超分子化学凝胶;环糊精、环糊精二聚体及其水溶性聚合物与带疏水性侧基的聚合物经“锁-钥匙”包合作用形成超分子物理凝胶;及其在药物、基因释放载体与组织工程支架中的应用。着重介绍了剪切、温度、pH值、光等刺激-响应性超分子水凝胶的设计与制备。     

一种新型CO_2响应型肿瘤靶向药物传递载体

将透明质酸(HA)依次接枝1,12-二氨基十二烷和N,N-二甲基乙酰胺二甲缩醛(DADA),构建得到CO_2刺激响应的透明质酸-脒基(HA-ami)。为了考察其结构、CO_2刺激响应性、细胞水平作为药物载体的可行性和肿瘤靶向性,进行了结构表征、CO_2刺激响应性表征、细胞摄取、细胞毒性和体内的组织分布实验。结果表明:HA-ami成功构建,并具有一定的CO_2刺激响应性,可携带模型药物摄取进入人乳腺癌细胞(MCF-7),而且没有出现明显的细胞毒性,具有体内肿瘤靶向性。     

海藻酸钠-锌自修复水凝胶的制备及其对亚甲基蓝的吸附性能

废水处理中迫切需要制备多重刺激响应和具有自修复性能的吸附剂。基于此,本文选择海藻酸钠（ALG）和锌离子（Zn2+）为原料,通过一步法快速（仅2s）制备了超分子水凝胶。所制备的水凝胶显示出多重刺激（pH,金属盐等）响应性和自修复性能,这对吸附有机污染物至关重要。选择亚甲基蓝（MB）为模型染料研究了水凝胶的吸附性能。水凝胶对MB的最大吸附量为5.3 mg/g,对低浓度污染物具有良好的吸附能力（去除率超过80％）。吸附动力学均符合准二级动力学方程,Freundlich模型能很好地拟合等温吸附过程,表明ALG-Zn水凝胶对MB的吸附以多层吸附为主。制备出的ALG-Zn水凝胶适合作为吸附剂应用于废水处理。     

光和温度刺激响应型材料*

刺激响应型材料是一类在环境因素刺激下,自身的某些物理或化学性质发生相应变化的材料。刺激因素包括光、温度、pH、离子强度、电场和磁场等。本文综述了近年来光和温度刺激响应型材料的研究进展,主要从光响应型水凝胶和光致变色材料的结构类型及应用概述了光响应型材料的发展;同时从温度响应型水凝胶、热致形状记忆材料和热敏变色材料几方面介绍了温度响应型材料的研究进展及应用,并展望了光和温度刺激响应型材料在多学科领域的应用前景。     

双硒葡聚糖水凝胶的合成及其药物释放行为

首先,通过双硒化钠(Na2Se2)与11-溴-1-十一醇的亲核取代反应合成了一种二羟基二硒化物;然后,通过该二硒化物与异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)反应合成了一种异氰酸根封端的双硒交联剂;最后,通过葡聚糖与该交联剂的反应合成了一种含双硒键的葡聚糖水凝胶。采用核磁共振氢谱(~1H-NMR)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、凝胶渗透色谱(GPC)、拉曼光谱(Raman)、旋转流变仪(Rheology)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等表征方法研究了产物的结构、溶胀性能、氧化响应行为、流变性能和体外药物释放行为。结果表明:含双硒键的葡聚糖水凝胶具有氧化响应能力;在没有氧化刺激条件下,该水凝胶24h的累积药物释放量为45%左右,而在氧化刺激条件下(w(H_2O_2)=0.2),只需14h便可释放90%的负载药物。