光控水凝胶的构筑及在生物医药领域的应用

水凝胶由于具有优越的保水性、良好的生物相容性和可降解性,被认为是最接近人体组织的生物医用材料。通过构建环境敏感水凝胶可以高度拟合生物组织的微环境,实现其在组织工程与再生医学领域的应用。由于光具有非物理接触和时空分辨等优势,利用光调控技术可实现水凝胶微环境的精确构筑与调控。本文重点介绍了近年来光控水凝胶的构筑,以及在生物医学和材料领域的应用进展。     

聚醚树枝体－聚丙烯酸嵌段共聚物的水溶液自组装行为

应用UV－Vis、荧光、光物理探针、动态激光光散射和透射电镜(TEM)方法研究了聚醚树枝体与聚丙烯酸两亲嵌段共聚物(Dendr,PE-PAA)在水溶液中分子自组装行为。实验结果表明通过聚醚树枝体嵌段的疏水作用,易缔合形成聚集体,具有很低(10^-6～10^-7mol·L^-1)的临界缔合浓度(cac)。透过电镜观察到聚集体具有双层膜结构的球状、单室囊泡。临界缔合浓度(cac)以及聚集体的大小对枝状体的代数(Gi)及线性体的聚合度(n)具有明显的依赖关系。     

嵌段共聚物PAANa-Dendr. PE聚集体超分子结构中树枝体对铽离子发光增强的天线效应研究

本文研究了两亲嵌段共聚物PAANa-Dendr.PE组成的超分子聚集体,对Tb³⁺离子的天线效应.当PAANa-Dendr.PE聚集体存在时,Tb³⁺的发光强度明显增强.而且增强的幅度正比于树枝体的代数.因此在PAANa-Dendr.PE/Tb³⁺系统中,树枝体作为“光天线”对紫外光能的捕集,通过分子内能量传递,能量沿线性PAANa链从树枝体的三重态传递到Tb³⁺离子.从而使得Tb³⁺的发光大幅度增强.     

光交联水凝胶材料的研究与生物医学应用进展

光交联制备水凝胶技术具有非物理接触以及时空精确可控等优势,在细胞3D培养/打印以及组织工程和再生医学领域具有广阔的应用前景.当前,光交联水凝胶的制备主要基于光引发自由基交联反应、光点击交联反应或光偶联交联反应.本文分别介绍了以上交联反应各自的技术发展史、应用现状以及相关的优势和技术瓶颈.还着重介绍了本课题组在光交联水凝胶领域开展的研究与转化工作,主要包括提出了利用光笼分子的光剪切释放活性基团触发偶联交联的非自由基光交联策略,即光偶联反应交联策略.该策略实现了光交联水凝胶的低毒、可控构筑,同时赋予了光交联水凝胶技术的原位组织黏附特性,为该技术的最终临床转化奠定了基础.     

新型改性聚己内酯型聚氨酯弹性体的合成及性能

用不同种类异氰酸酯[脂肪族六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和脂环族异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)]对聚己内酯(PCL)进行改性,得到两端为羟基的异氰酸酯改性的PCL预聚体.将未改性和改性的PCL端羟基进行磷酸化后[磷酸化组分PCL210磷酸酯(A)、PCL205/HDI磷酸酯(B)和PCL205/IPDI磷酸酯(C)]与双官能度的环氧(1,4-丁二醇二缩水甘油醚,E)进行开环交联反应,得到生物相容且可降解的聚己内酯型聚氨酯弹性体材料(AE,BE和CE).聚己内酯型聚氨酶弹性体的力学性能、静态水接触角、体外降解/溶胀和细胞毒性测试结果表明,PCL异氰酸酯的改性有助于提高材料的强度、弹性、耐疲劳性和降解速率,同时未明显提高材料的细胞毒性.     

新型线状-树枝状两亲嵌段共聚物的合成

本文设计合成了一系列由不同链长的聚丙烯酸(PAA)为亲水嵌段和不同代数聚苄醚树枝体(Dendr.PBE)为疏水嵌段的杂化共聚物(PAA-Dendr.PBE)。     

Dendr.PE-PAA在水溶液中自聚集的NMR研究

用1H NMR自扩散系数,核弛豫和二维NOESY谱研究了新合成苄醚树枝体与丙烯酸杂化嵌段共聚物在水溶液中生成胶团的动态行为.体系中苄醚树枝体与丙烯酸杂化嵌段共聚物的各1H核的自旋-晶格弛豫时间（T1）、自旋-自旋弛豫时间（T2）、自扩散系数和二维NOESY中的交叉峰证明苄醚树枝体与丙烯酸杂化嵌段共聚物在水溶液中形成自聚集,且与不同浓度下聚集体有差别.     

基于磷酸和环氧基团反应的聚己内酯弹性体的制备与性能研究

选用不同官能度和分子量的聚己内酯(PCL)多元醇,分别对其进行磷酸化或环氧化修饰.利用磷酸羟基(P-OH)和脂环族环氧基团(E)的高效反应,同时调整E/P-OH官能团的摩尔比例,在未添加任何可能具有潜在生物毒性的助剂(如催化剂,引发剂或溶剂)的条件下,成功制备了基于磷酸酯键交联的两类PCL弹性体:PCL210P/PCL309E(简称109系列)、PCL309P/PCL309E(简称99系列).PCL磷酸化、环氧化的合成及基于磷酸酯键交联的PCL弹性体的制备可通过~1H-NMR、~(31)P-NMR、FTIR等测试进行表征.通过对该交联体系的压缩力学、体外降解、水接触角、体外细胞毒性的测试和分析,表明PCL磷酸酯交联体系具有良好的力学性能、生物相容性和生物可降解性.此外,通过改变E/P-OH官能团的摩尔比例或组分官能度可在一定范围内实现PCL磷酸酯材料的力学和降解性能的调整.     

聚醚多元醇对环氧树脂的增韧改性

通过力学性能、热性能以及扫描电镜等方法研究了聚醚多元醇对环氧树脂-酸酐体系的增韧效果。结果表明:聚醚多元醇在环氧固化过程中分相析出,呈现出较好的增韧效果;在环氧-酸酐体系中,大分子量聚醚多元醇的增韧效果不如小分子量的;而由环氧乙烷封端的聚醚多元醇,由于含有与环氧树脂相容的聚环氧乙烷(PEO)链段,分散相与环氧母体间能够形成良好的界面作用,也体现出良好的增韧效果。