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...     

聚赖氨酸抗菌肽改性明胶多功能水凝胶的构建与应用

将ε-聚赖氨酸(EPL)抗菌肽接枝到明胶上,合成ε-聚赖氨酸改性明胶(GEL-E)后,以GEL-E、羧甲基壳聚糖(CMC)和氧化硫酸软骨素(OCS)为原料,制备了一种具有可注射性、自愈合性及抗菌性的多功能快速凝胶化水凝胶——GEL-E/CMC/OCS水凝胶.该水凝胶具有较高的储能模量、弹性形变性能、自愈合性能、可注射性能以及抗菌性能.将甘草酸二钾(DG)载入水凝胶,赋予水凝胶抗炎特性以及促伤口愈合能力.初步评价了水凝胶的释药行为.结果表明,药物释放可达100%.同时,评价了载药后水凝胶的细胞相容性以及促细胞迁移能力,发现水凝胶对细胞的毒性很低,且可以促进细胞迁移.研究结果表明,该水凝胶具有良好的力学性能、生物相容性以及促细胞迁移能力,在促进伤口愈合领域具有广阔的应用前景.     

可注射水凝胶在伤口敷料中的研究进展

目前,在伤口治疗中对伤口敷料的选择越来越严格。传统的伤口敷料如纱布、绷带、海绵等在伤口愈合过程中容易诱发细菌感染,延缓伤口愈合,甚至引发慢性并发症。可注射水凝胶具备良好的生物相容性,能够适应伤口的形状以填充伤口,且具备一定的抗菌活性,从而避免伤口感染,相比传统的水凝胶伤口敷料更具备医疗优势,因此在生物医药领域得到广泛关注。本文对天然型可注射水凝胶和复合型可注射水凝胶在伤口愈合中的研究进展进行了综述;也对可注射水凝胶的未来发展趋势进行了展望。     

MOF基水凝胶材料的制备及其应用

近年来,金属-有机骨架材料(MOFs)因为具有优异的骨架结构、丰富的孔隙度和多功能性,吸引了众多研究者的注意,各种各样的MOFs材料和MOF基复合材料被研制。但是由于MOFs大多以晶体和粉末的形式存在,其本身的刚性和易碎性限制了它的实际应用,同时MOFs在溶液中的不稳定性会导致材料的分解,一些高结晶度的MOFs还十分脆弱易碎且不易加工,因此有研究者将MOFs与水凝胶相结合,开发出许多具有优异性能的MOF基水凝胶材料。本文综述了MOF基水凝胶材料近年的研究进展,重点介绍了MOF基水凝胶的种类及其与其他材料的协同作用,讨论了MOF基水凝胶在传感、催化、水处理、伤口敷料和药物载体等方面的优势。MOF基水凝胶具有的可加工性、稳定性、易处理性为MOFs在实际应用中的研究具有指导意义。我们概述了纯MOF水凝胶、MOF@生物有机大分子水凝胶、MOF@生物相容性水凝胶,其他MOF基复合水凝胶的最新进展以及这些复合材料的应用。     

壳聚糖与聚乙二醇交联水凝胶研究

研究对壳聚糖(CS)进行化学修饰得到了不同丙烯酰基取代度(1.03%,3.55%和5.21%)的丙烯酰化羟丙基壳聚糖(AHCS);通过自由基引发反应,AHCS与聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)交联得到壳聚糖(CS)与聚乙二醇(PEG)为主体的交联水凝胶。通过SEM观察其为通透性良好的多孔性支架材料。水凝胶的溶胶含量和溶胀度随丙烯酰基取代度的增加而降低,水凝胶中壳聚糖的降解速率也随丙烯酰基取代度的升高而降低。对于同一取代度的交联水凝胶,其在酸性和碱性条件下的溶胀度大于中性环境。细胞试验表明,壳聚糖与聚乙二醇交联水凝胶具有良好的生物相容性。     

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.     

γ-聚谷氨酸/壳聚糖/纳米银复合水凝胶的制备和表征

为解决创伤修复过程中致病菌引起的感染问题,本研究制备了γ-聚谷氨酸/壳聚糖/纳米银复合水凝胶,对复合材料进行结构性能、物理性能、细胞毒性和抗菌性评价。透射电子显微镜结果表明,材料上合成粒径1~9nm的纳米银粒子;扫描电子显微镜观察到材料呈三维网状结构,傅里叶红外光谱表明,原位合成纳米银的化学反应不影响水凝胶的化学结构;热失重分析表明,材料具有良好的热稳定性且可以通过调整反应物剂量调控纳米银在水凝胶上的负载量;细胞毒性实验和抗感染实验证明复合水凝胶具有良好的细胞相容性和抗菌性。本研究为实现基于纳米银的抗菌性创伤修复材料的应用奠定实验基础。     

胶原温敏半互穿水凝胶的制备及其对L929细胞行为的影响

以Ⅰ型胶原和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)为主要原料,将Ⅰ型胶原引入到PNIPAAm交联网络中,制得一种具有温度响应性的半互穿水凝胶.通过红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对PNIPAAm/CollagenⅠ半互穿水凝胶进行成分和结构的表征;通过溶胀测试和示差扫描量热法(DSC)研究了半互穿水凝胶的温敏特性,并对其表面亲疏水性进行分析;在水凝胶表面培养L929细胞,研究其增殖脱附行为.结果表明,PNIPAAm/CollagenⅠ半互穿水凝胶具有良好的温度响应性和生物相容性,与PNIPAAm水凝胶相比,PNIPAAm/CollagenⅠ半互穿水凝胶表面更有利于L929细胞的黏附增殖.将温度降至临界温度(LCST,32℃)以下,细胞从凝胶表面自发脱附.细胞染色表明,与胰蛋白酶消化相比,降温脱附的细胞损伤少,活性更高,表明PNIPAAm水凝胶中引入胶原后,生物相容性得到改善.     

酶促水凝胶的合成及生物传感应用研究进展

近年来,聚合物基水凝胶材料已经成为一种独特的修饰材料,为新型生物传感器的设计提供了新思路.酶具有特异性高、毒性低、催化效率高等良好特性,已被用于催化聚合各种新型水凝胶.本文综述了几种酶促水凝胶的合成方法及其在细胞代谢物、组织工程、伤口愈合和癌症监测等方面的潜在应用,并对基于酶促水凝胶反应的生物传感器的制备与应用进行了总...     

一种新型海洋胶原蛋白复合水凝胶的制备及评价

海星具有很强的再生能力，体壁中含有丰富的胶原蛋白(SSC)。以甲基丙烯酸化透明质酸(HAMA)和甲基丙烯酸化胶原蛋白(SSCMA)为原料，复合海洋源小球藻生长因子(CGF),采用紫外光交联法制备复合水凝胶，并对复合水凝胶的力学性能、溶胀性、降解性能、微观结构进行分析，同时验证了复合水凝胶对细胞的毒性及增殖作用。通过扫描电镜观察到SSCMA/HAMA/CGF复合水凝胶具有明显的孔状结构，随着HAMA比例的增加，水凝胶的力学性能也得到了提高。当HAMA的添加量为60%时，复合水凝胶在24 h内的溶胀率最大，可达到其自身重量的5倍左右。经过30天，SSCMA/HAMA/CGF-75发生最大量的降解。SSCMA/HAMA/CGF复合水凝胶对小鼠表皮成纤维细胞(L929)无毒副作用，表现出良好的细胞相容性，且对小鼠胚胎成纤维细胞(NIH-3T3)具有明显的增殖作用，其中SSCMA/HAMA/CGF-60对细胞的增殖率最大，可达129.70%。     

PLG-g-TA/RGD酶催化交联水凝胶用于透明软骨细胞黏附和三维细胞培养

制备了一种基于聚谷氨酸-g-酪胺/cRGDfk(PLG-g-TA/RGD)的新型酶催化交联水凝胶, 用于兔透明软骨细胞黏附和三维细胞的培养. PLG-g-TA/RGD聚合物材料在辣根过氧化物酶(HRP)和过氧化氢(H₂O₂)存在下, 能够通过酪氨基团的自交联快速形成水凝胶. 环状多肽(cRGDfk)的引入能够显著提高材料的溶液-凝胶转变速率和凝胶强度. 透明软骨细胞在水凝胶表面黏附3 d后, 在PLG-g-TA/RGD水凝胶表面有更多的细胞黏附; 将透明软骨细胞包裹在水凝胶内培养1, 4, 7 d后, 细胞在PLG-g-TA/RGD水凝胶内增殖效率明显高于对照组PLG-g-TA水凝胶. 细胞实验结果表明, 该水凝胶材料具有良好的生物相容性. cRGDfk的引入, 促进了透明软骨细胞的黏附和增殖, 显示了PLG-g-TA/RGD水凝胶材料在三维细胞培养方面的应用潜力.     

水凝胶微流控芯片的快速加工及在细胞培养检测中的应用

采用具有紫外光聚合性能的聚乙二醇(PEG)基水凝胶材料, 通过紫外光聚合作用快速加工双层水凝胶微流控芯片, 并验证了其对肿瘤细胞代谢液进行检测的可行性. 与传统微流控芯片材料相比, 该水凝胶芯片材料具有更好的生物相容性及可操控性, 可直接加工成形, 在生物学领域特别是细胞培养过程控制方面具有良好的应用前景. 实验结果表明, 该水凝胶微流控芯片可在微尺度空间有效模拟细胞生长环境, 并实现对细胞连续捕获后的原位培养. 将该芯片与卟啉可视阵列传感器系统结合, 经代谢特征分析可有效区分不同种类肿瘤细胞, 实现芯片细胞培养平台上的细胞代谢指纹快速可视化传感检测.     

骨髓基质干细胞在等离子体处理PEGDA基凝胶表面的黏附和增殖

通过低温等离子体技术对聚乙二醇双丙烯酸酯(PEGDA)/甲基丙烯酸β-羟乙酯(HEMA)共聚物水凝胶生物材料进行表面改性,以骨髓基质干细胞(BMSc)为细胞模型,考察了细胞在等离子体表面改性前后的水凝胶材料的黏附和增值行为,材料的表面性能通过 X 射线光电子能谱、接触角和扫描电镜进行表征.研究结果表明,材料表面经氩等离...     

聚合物复合物层层组装膜的高效负载及大分子和小分子药物的差别性释放

基于聚合物复合物和层层组装技术实现了大分子药物硫酸软骨素和小分子药物头孢曲松钠在聚合物膜中的高效负载以及差别性释放. 壳聚糖(CHI)和大分子药物硫酸软骨素(CSS)通过静电相互作用力复合, 制备了壳聚糖-硫酸软骨素复合物(CHI-CSS). 以CHI-CSS复合物和透明质酸(HA)为构筑基元, 通过层层组装构筑负载有硫酸软骨素的聚合物复合物膜. 利用后扩散的负载方法将小分子药物头孢曲松钠(CTX)负载到聚合物膜中, 从而实现大分子和小分子2种药物在聚合物膜中的负载. 聚合物膜中负载的CTX和CSS在生理条件下具有快慢不同的差别性释放动力学特性, CTX在6 h内快速释放, 而CSS长效缓释长达14 d. 快速释放的抗生素CTX能够有效抑制细菌感染, 而酶降解作用下缓慢释放的CSS可促进伤口愈合, 在包括头颈外科在内的外科术后感染防治领域有良好应用前景.     

生物黏合水凝胶研究进展

近年来,水凝胶在组织工程支架、伤口敷料和药物递送系统等生物医学领域得到广泛应用。其中,生物黏合水凝胶因具有良好的黏合强度和优异的生物相容性,并且可以替代传统的手术缝合用于止血及伤口处理而备受关注。本文在已有工作的基础上系统地概述了生物黏合水凝胶的制备方法,并详细地讨论了各种水凝胶的黏合机理。此外,总结了生物黏合水凝胶在生物医学中的应用,并展望了性能优异的生物黏合水凝胶的开发思路。     

同轴静电纺丝法制备具有核-壳纤维结构的多功能敷料

利用同轴静电纺丝制备了具有核壳结构纳米纤维的未交联敷料,其中纤维内核为载有抗菌药物莫匹罗星的聚己内酯(PCL),外壳则由载有麻醉剂利多卡因的胶原构成;通过京尼平将胶原外壳交联后得到交联敷料.用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察了未交联敷料的表面形貌和纤维的核壳结构.体外药物释放实验结果表明,在2种敷料中,2种药物在1 h内均出现了突释现象,而在随后的60 h中,2种药物均能从敷料中缓慢释放出来,说明2种敷料均具有较好的持续止痛与抗菌性能.二辛可宁酸(Bicinchonininc acid,BCA)蛋白测试结果表明,未交联敷料外壳上的胶原蛋白能够持续地释放出来.体外细胞培养结果表明,与交联敷料相比,未交联敷料能够更好地促进成纤维细胞L929的黏附和生长,具有更好的促进伤口愈合作用.体外抗菌实验结果显示,负载了莫匹罗星的2种敷料的抗菌性能均明显高于对照组,具有良好的抗菌性能.     

大豆分离蛋白/琼脂糖复合水凝胶

采用简单的物理共混方法,制备一种大豆分离蛋白/琼脂糖降温型复合水凝胶.即在高温下聚乙二醇改性的大豆分离蛋白/琼脂糖混合物呈溶液状态,降温至生理温度37℃或更低温度则形成水凝胶.表征了该复合凝胶的溶胀度、力学性能、细胞毒性和细胞迁移率.结果表明,改性大豆分离蛋白/琼脂糖复合水凝胶具有较高的溶胀度和力学性能,良好的生物相容性和细胞迁移率,在伤口敷料领域显示出潜在的应用.     

介孔硅基干凝胶的降解性及其生物相容性研究

本研究利用改进的溶胶-凝胶工艺合成了介孔硅基干凝胶。通过差热-热重(DTA-TG)、X-射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)和N₂等温吸附-脱附测试分析,以及扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)观察,表征了硅基干凝胶的热效应、相态、结构、形貌特征,并对合成的硅基干凝胶进行了体外降解与细胞培养实验研究。测试结果表明：合成的硅基干凝胶为平均孔径3nm左右、最大比表面积901 m²·g^-1的介孔结构。体外模拟体液(Simulated body fluid,SBF)降解结果显示,低温处理的材料在42 d内完全降解,直线拟合符合一级反应动力学方程。通过添加钙磷成分或高温煅烧处理可以调控干凝胶的降解速率,使硅基干凝胶的降解呈现直线式匀速降解的特征。体外细胞培养表明：硅基干凝胶可促进C2C12细胞(C3H小鼠肌原细胞)的分化和繁殖,证明材料的生物相容性良好。     

添加剂对活性人工皮肤胶原海绵支架材料的影响

研究了壳聚糖、硫酸软骨素和肝素对胶原海绵理化性质和生物相容性的影响。结果表明：添加壳聚糖后胶原海绵的孔隙率和暖水率下降,添加硫酸软骨素后上升,而添加肝素后无明显变化。三种添加剂均可减少基质收缩,增强材料的抗降解性能,但种问差异不明显。与纯胶原海绵相比,复合海绵可进一步促进细胞的吸附和增殖,其中添加壳聚糖和肝素的效果相当,优于硫酸软骨素,有望应用于构建组织工程化人工皮肤。     

一种高强度准聚轮烷水凝胶的制备及性能研究

通过点击化学在聚乙二醇单甲醚(MPEG)端基分别修饰了葡萄糖(Glc)、甘露糖(Man)和半乳糖(Gal),制备了一系列端基为糖的聚乙二醇单甲醚(MPEG-Glc、MPEG-Man和MPEG-Gal),此类端基为糖的MPEG和α-环糊精(α-CD)混合后能够形成稳定的准聚轮烷(PPR)水凝胶,而端基没有修饰糖的MPEG和α-CD只能形成黏度较大的溶液而无法形成稳定存在的凝胶.通过流变仪测试可知水凝胶的弹性模量高达1.0×105 Pa,远大于文献中通过黏土等增强的PPR水凝胶的强度,我们认为该MPEG端基的糖之间能够形成新的"糖交联"点从而有效提高了凝胶的强度.通过向水凝胶中加入和MPEG端基的糖具有相互作用的苯硼酸半酯聚合物(PNIPAM-co-PBOB)或刀豆蛋白(Con A),发现在凝胶中加入PNIPAM-co-PBOB或Con A后可明显降低PPR水凝胶的强度.通过扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对水凝胶的形貌以及微观结构进行表征分析,发现此凝胶的微观结构和文献中报道的PPR水凝胶基本一致,进一步证明了上述结论.