整合KGN的壳聚糖-透明质酸水凝胶用于髓核修复的研究

可注射水凝胶在退变髓核组织再生修复中有着重要的意义。研究以磷酸甘油(glycerol phosphate, GP)作为交联剂,利用壳聚糖(chitosan,CS)和透明质酸(hyaluronicacid,HA),制备不同体积比的水凝胶(CS:GP:HA,6:3:1,5:3:2,4:3:3,3:3:4,2:3:5,1:3:6,V:V:V),并整合小分子物质kartogenin(KGN)。检测水凝胶的成胶时间,形态学特征,溶胀度,压缩模量,生物降解度,KGN累积释放量及细胞生物相容性。然后研究KGN,TGF-β及KGN+TGF-β对促进人脂肪干细胞(human adipose-derived stem cells,ADSCs)分化为髓核样细胞的影响。结果表明含高浓度HA的水凝胶成胶时间短,溶胀度高,生物降解及KGN释放速率快;其中体积比为5:3:2(CS:GP:HA)的水凝胶更适于脂肪干细胞增殖和分化;免疫荧光及实时定量PCR显示KGN,TGF-β及KGN+TGF-β诱导Ⅱ型胶原及蛋白聚糖表达量与对照组相比具有显著性差异,但各组间差异无统计学意义。研究成功建立可缓释KGN的可注射CS/HA/KGN水凝胶体系,该体系能促进脂肪干细胞增殖并分化为髓核样细胞,为临床椎间盘髓核退变微创手术后髓核再生修复提供一个简单有效的方法。     

透明质酸水凝胶制备的研究进展

透明质酸具有亲水性强,无毒、可降解及生物相容性好等优点,以其为主要原料制备的透明质酸基水凝胶常用于可控药物释放、防术后粘连、软骨支架、角膜支架、黏膜填充剂、组织修复和再生等领域。本文综述了透明质酸水凝胶的制备方法,并对其发展方向进行了展望。     

医用银离子抗菌水凝胶敷料的制备及性能研究

将纳米银与水凝胶两者性能结合,制备医用银离子抗菌水凝胶敷料,并对其性能进行研究。不使用分散剂,采用水凝胶的纳米孔吸附银离子的方式制备纳米银,使用壳聚糖、冰醋酸、纳米银、泊洛沙姆、碳酸氨、甘油六种试剂制备纳米银抗菌凝胶,并采用类似的方式制备纳米银抗菌凝胶敷料。分别对制备得到的水凝胶敷料进行UV-vis分析,并测试其抗菌性、溶胀性和生物相容性。实验结果表明,在不添加分散剂和还原剂的条件下,硝酸银可以被还原成纳米银,表明纳米银制备方法可行;水凝胶对大肠杆菌的最大抑菌圈为4.20mm左右,对葡萄球杆菌的最大抑菌圈为3.52 mm左右,均具有良好的抗菌效果,且纳米银的添加,更加增强了水凝胶的抗菌性;相较于其他甘油含量的水凝胶敷料,添加2%甘油的敷料具有更好的溶胀性;银离子抗菌水凝胶敷料具有较好的生物相容性,在促进细胞增殖分化方面具有无可比拟的优势。     

基于动态共价键的pH响应自修复水凝胶的制备与评价

以α-甲基丙烯酸(MAA)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)的共聚物P(MAA/AMPS)及聚乙烯醇(PVA)为单体、十水合四硼酸钠为交联剂合成了P(MAA/AMPS)-PVA二重互穿网络的pH响应水凝胶.通过SEM、FTIR、GPC、TGA-DTG和流变仪等表征了水凝胶的表面形貌和化学状态;测定了水凝胶的溶胀性﹑pH响应性﹑自修复性和流变性.结果表明,水凝胶形成了稳定的互穿网络结构且具有pH敏感性、自修复性;PVA羟基与硼酸根离子形成的共价配位硼酸酯键使水凝胶具备自修复性并受介质酸碱性的控制;力学性能测定结果显示,自修复水凝胶(SB用量为2.5％,水凝胶溶胀度为4)拉伸强度668 kPa,断裂伸长率可达665％,修复效率可达81％.     

不同浓度明胶水凝胶用于3D生物打印的初步研究

目的:利用天然高分子材料明胶的生物学性能及交联特性,构建不同浓度的可用于3D生物打印的生物墨水,并对其进行制备,表征与分析,为之后的生物打印提供材料基础。方法:基于以往研究,制备不同浓度的甲基丙烯酸酐(MA)改性明胶水凝胶,分别进行MA改性明胶水凝胶制备、溶胀性能、力学性能、营养液渗透、3D生物打印实验,以此来确定明胶水凝胶的物理特性及生物学特性。结果:在浓度为10%～20%的MA改性的明胶水凝胶范围内,浓度越低,水凝胶越透明,透光性越好;溶胀性能实验表明,在浓度为10%～20%的MA改性的明胶水凝胶范围内,浓度越高,溶胀率越低;力学性能实验表明,在浓度为10%～20%的MA改性的明胶水凝胶范围内,浓度越大,杨氏模量越大;营养液渗透实验表明,在浓度为10%～20%的MA改性的明胶水凝胶中,浓度越低,营养液渗透的越快。3D生物打印表明利用明胶水凝胶可以打印出预先设计的几何形状,且经过紫外光交联后,能够形成具有一定机械强度的水凝胶胶体。结论:15%的MA改性明胶水凝胶具有优良的溶胀性能,力学强度以及适合的孔隙率,并具备3D打印能力。     

Na~+的引入对P(Am-co-SMA)水凝胶溶胀性及pH敏感性的影响

采用自由基聚合法分别制备丙烯酰胺(Am)、甲基丙烯酸(MA)含量不同的聚(Am-co-MA)[P(Amco-MA)]水凝胶,以及引入Na~+制备聚(Am-co-甲基丙烯酸钠)[P(Am-co-SMA)]水凝胶,并对这些水凝胶的溶胀性及pH敏感性进行研究。结果表明:P(Am-co-MA)水凝胶的溶胀性和pH敏感性较聚丙烯酰胺水凝胶高,而P(Am-co-SMA)水凝胶则表现出了更高的溶胀性和pH敏感性,且网孔出现塌陷结构。水凝胶的这些特殊性能使其有望应用于药物的缓控释放领域。     

铕(III)三元活性配合物/丙烯酸凝胶的制备

以氧化铕(Eu2O3)、邻菲罗啉(phen)和丙烯酸(AA)为原料,制备了含铕(III)三元活性配合物Eu(AA)3phen,与丙烯酸-丙烯酰胺凝胶体系进行UV共聚,制备了含铕水凝胶。研究了凝胶中Eu(AA)3phen含量对其吸水性、温敏性及荧光性能的影响,同时探讨了温度及溶胀时间对其荧光性能的影响。结果表明,随Eu(AA)3phen含量的增加,凝胶吸水率先增加后减少,荧光强度逐渐增强;对于特定的凝胶体系,其12 h溶胀度随温度增加而增加,凝胶的荧光强度随溶胀时间和温度增加而减弱。当Eu(AA)3phen的添加量为3.5%时,凝胶综合性能最佳:平衡溶胀度为631 g/g,4 h内吸水率达90%以上,荧光强度为175 a.u.。所研制的水凝胶在吸水及荧光性能方面对温度均具有良好的响应性。     

聚N异丙基丙烯酰胺/黏土纳米复合自修复水凝胶的制备及性能

以N异丙基丙烯酰胺(PNIPA)为单体,纳米黏土硅酸镁锂(LXG)为交联剂,通过原位聚合反应制备了一种具有自修复功能的高分子/纳米黏土复合水凝胶。探讨了单体和黏土配比、单体与分散剂配比等参数对水凝胶成胶性能的影响。重点对该复合水凝胶自修复机理及性能进行评价。结果表明,当单体与黏土比例为1.5~2：1,单体与分散剂比例为1：10时水凝胶成胶性能良好;水凝胶的溶胀性能随黏土含量的增加而下降,最大溶胀率为12.8 g/g;合成的水凝胶在室温下无需任何修复剂,24 h即可实现损伤断面的良好修复,自修复效率最高为43.1 %。     

DA-P123水凝胶的溶胀因素及其用于去除溶液中的重金属离子

通过丙烯酰氯与Pluronic P123(HO(CH_2CH_2O)_(20)(CH_2CH(CH_3)O)_(70)(CH_2CH_2O)_(20)H)末端的羟基反应,制备出末端为双键的大分子单体DA-P123,并将其与SBMA(磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯)溶于水中制备共聚水凝胶。研究了单体浓度、光照时间、温度、盐等影响因素对水凝胶溶胀行为的改变。其结果表明单体浓度增加和光照时间延长会造成溶胀率下降,而SBMA能够减少温度升高和含盐溶液对水凝胶溶胀的不利影响。将DA-P123水凝胶用于溶液中的重金属离子吸附,结果表明实验条件下其对Fe~(3+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)的最大吸附量分别为13.97、10.13、8.79 mg×g-1。使用1 mol×L-1HCl浸泡可以将水凝胶吸附的Fe3+脱附,使水凝胶再生,并且溶液中的牛血清白蛋白(BSA)并不影响水凝胶对Fe~(3+)的吸附和脱附能力。说明这种水凝胶可以用于含蛋白废水中的重金属离子吸附,从而达到净化水质的目的。     

空心玻璃微珠对聚丙烯酸水凝胶溶胀性能的影响

为了研究空心玻璃微珠(HGM)的加入对合成聚丙烯酸(PAA)水凝胶的吸水溶胀性、耐盐性及pH敏感性的影响,以丙烯酸(AA)为单体、聚乙二醇为有机致孔剂、HGM为无机致孔剂、过硫酸铵为引发剂、N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,通过自由基溶液聚合制备了5种不同HGM投料量的PAA水凝胶,并对其结构、热稳定性、表面形貌以及其在纯水、生理盐水和pH缓冲液中的溶胀行为进行了表征。结果表明,HGM的加入并不影响PAA水凝胶的化学组成和热稳定性,但有利于凝胶致孔;适量HGM的加入有助于大幅提高PAA水凝胶的吸水溶胀性、耐盐性和pH敏感性;当HGM的投料量为单体AA质量的10%时,PAA水凝胶的孔结构最丰富,其吸水平衡溶胀比可达345 g/g,吸盐水平衡溶胀比为47 g/g,pH敏感性在5种水凝胶中最佳。     

聚丙烯酸/氧化石墨烯自修复水凝胶的合成及性能

通过改进的Hummers方法成功制备了氧化石墨烯(GO)。以Fe3+为交联剂、丙烯酸(AA)为单体、GO为增强剂,采用原位聚合法制备了聚丙烯酸(PAA)/GO自修复水凝胶。考查了不同GO含量下,PAA/GO自修复水凝胶的溶胀性能,并探讨了GO含量、Fe3+含量和H2O含量对PAA/GO自修复水凝胶力学性能的影响,研究了PAA/GO自修复水凝胶的自修复性能。结果表明,Fe3+含量、GO含量和H2O单体含量分别为0.5 %（摩尔分数）、0.5 %（质量分数,下同）、80 %时,具有最佳力学性能（其拉伸强度为743.5 kPa,断裂伸长率为2940.5 %）;GO含量为0.25 %时,PAA/GO自修复水凝胶的吸水性能最大;PAA/GO自修复水凝胶具有优异的自修复性能。     

天花粉粗多糖壳聚糖复合水凝胶促进小鼠皮肤伤口愈合

以天花粉粗多糖(TRP)和壳聚糖(CS)为基质、柠檬酸(CA)为交联剂制备复合水凝胶作为伤口敷料促进小鼠皮肤伤口快速愈合。采用水提醇沉法提取天花粉粗多糖、三氯乙酸法除蛋白进行纯化；通过一步冻融法制备TRP水凝胶；通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)和质构分析揭示了TRP水凝胶的结构、形貌和机械性能；测定了TRP抗氧化能力以及TRP水凝胶的溶胀性能、溶血率；采用小鼠全皮层损伤模型研究了TRP水凝胶促进伤口愈合的能力。结果表明TRP水凝胶最大抗压强度为13.79 kPa,溶胀度为12.41;TRP和TRP水凝胶均具有较低的溶血率，TRP溶血率最高为1.29%,TRP6水凝胶(TRP含量为6 mg/mL)的溶血率为2.36%;TRP表现出良好的抗氧化活性，能有效清除多种自由基；在小鼠全皮层损伤修复实验中，TRP水凝胶组小鼠的愈合速度最快，H&E染色结果表明TRP水凝胶能更好的促进小鼠皮肤伤口处的毛囊再生和皮肤组织重建。研究表明TRP水凝胶在伤口敷料应用方面具有巨大潜力。     

温度及pH敏感性聚乙烯醇/羧甲基壳聚糖水凝胶的制备与性能研究

以聚乙烯醇(PVA)和羧甲基壳聚糖(CMCh)为原料,采用60Co-γ射线辐照交联制备聚乙烯醇/羧甲基壳聚糖(PVA/CMCh)水凝胶;研究了PVA与CMCh的配比、温度、pH及离子强度等对PVA/CMCh水凝胶溶胀率的影响。结果表明适当配比的PVA/CMCh水凝胶具有一定的温度、pH及离子敏感性。该水凝胶在5~20°C时具有较高的溶胀率,温度在20°C以上溶胀率较低,并且有一定的可逆性;水凝胶在pH较低(pH<4.0)和较高(pH>6.0)时溶胀率均较大,而当pH为4.0~6.0时溶胀率较小,显示出一定的pH敏感性。     

PASP/SPP水凝胶溶胀性能的研究

采用水溶液聚合法制备聚天冬氨酸/沙柳木粉(PASP/SPP)水凝胶,采用傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对其结构进行表征。研究了溶胀时间、溶胀温度、溶液pH值、离子强度等对水凝胶溶胀性能的影响。结果表明,FTIR和XRD显示PASP上的—COOR与沙柳木粉上的O—H发生接枝共聚反应,并形成PASP/SPP水凝胶;SEM显示其表面疏松,有大小不等的孔隙,有利于提高水凝胶的溶胀性能。当溶胀时间为60 min、溶胀温度为30℃、溶液pH值为5.5、离子强度为0时,PASP/SPP水凝胶的溶胀比达到最大,为7.2。     

PASP/SPP水凝胶溶胀性能的研究

采用水溶液聚合法制备聚天冬氨酸/沙柳木粉(PASP/SPP)水凝胶,采用傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对其结构进行表征。研究了溶胀时间、溶胀温度、溶液pH值、离子强度等对水凝胶溶胀性能的影响。结果表明,FTIR和XRD显示PASP上的—COOR与沙柳木粉上的O—H发生接枝共聚反应,并形成PASP/SPP水凝胶;SEM显示其表面疏松,有大小不等的孔隙,有利于提高水凝胶的溶胀性能。当溶胀时间为60 min、溶胀温度为30℃、溶液pH值为5.5、离子强度为0时,PASP/SPP水凝胶的溶胀比达到最大,为7.2。     

纳凝胶的制备、性能及应用进展

纳凝胶（nanogels）具有比表面积大、负载量高、分散稳定、刺激响应性等优点,在生物医药、化工和新材料等领域有广阔的应用前景。本文对制备纳凝胶的物理和化学交联等常规方法及微流控、电喷射、电芬顿法等新方法进行了综述,阐述了各种方法的制备原理与优缺点;对纳凝胶的生物相容性和降解性、溶胀性、稳定性等基本性能作了介绍,特别对其刺激响应性作了重点调研;并对其在药物控释、生物传感器、酶固定化、分子成像、增塑剂、水处理等方面的应用研究进展进行了归纳。最后结合纳凝胶在制备方法及应用中存在的实际问题,指出新型凝胶基质、纳凝胶表面改性及绿色可控制备方法等是今后纳凝胶研究的重要方向。     

有机/无机复合自修复水凝胶的制备及对Cu~(2+)吸附性能研究

以纳米粘土为交联剂制备了具有自修复性能的聚丙烯酰胺/海藻酸钠/粘土(PAM/SA/Clay)复合水凝胶。探讨了单体与粘土配比、单体与海藻酸钠配比等参数对水凝胶成胶性能的影响。重点对该复合水凝胶的自修复机理、自修复性能及对重金属(Cu~(2+))吸附性能进行评价。结果表明,该复合水凝胶中粘土与单体配比在1∶1时有良好的成胶性能;水凝胶的溶胀性能随粘土含量的增加而下降,最大溶胀率为20.3622g·g~(-1);随着海藻酸钠含量的升高,凝胶的重金属吸附性能提高,单体、粘土及海藻酸钠用量比为1∶1∶0.2时,24h吸附量最大为1.4300×10~(-5)mol·g~(-1);合成的水凝胶在室温下无需任何外加条件,24h即可实现损伤断面的良好的修复。     

3D打印纳米纤维/藻酸盐基水凝胶的制备与表征

以2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(TEMPO)氧化细菌纤维素(TOBC)作为增强体,制备了一系列的纳米纤维/藻酸盐(SA)基纳米复合水凝胶,研究了TOBC对纳米复合水凝胶的微观形貌、压缩、溶胀、生物相容性等性能的影响。通过流变实验与3D打印实验探究TOBC/SA纳米复合水凝胶的可印刷能力。结果表明,TOBC的加入显著增强了SA水凝胶的压缩性能。当TOBC含量为50%时,水凝胶压缩强度可达260.9 kPa,压缩性能最优。TOBC增强了混合油墨的非牛顿性,并使触变恢复能力最高达到83%,可3D打印制造出结构可控的复杂结构。纳米复合水凝胶表现出优异的细胞相容性,在生物医用领域特别是组织再生具有潜在的应用前景。     

聚乙烯醇/聚丙烯酸钠/Zn0.2Fe2.8O4复合水凝胶的制备及其溶胀行为

将水溶性纳米Zn0.2Fe2.8O4(ZFO)粒子、用氢氧化钠(NaOH)中和的丙烯酸(PAAS)加入一定量的聚乙烯醇(PVA)水溶液中分散均匀,再加入引发剂过硫酸钾、交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺引发聚合,制备了PVA/PAAS/ZFO水凝胶。采用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)对其组成和结构进行表征,并系统研究了复合水凝胶在不同溶剂中的溶胀性能。结果表明,纳米ZFO粒子均匀分散在PVA/PAAS凝胶网络中,纳米ZFO粒子的加入使水凝胶的溶胀速率和平衡溶胀度先增加后减小,在纳米ZFO含量为1%时达到最大;在不同浓度的电解质溶液和不同pH值的溶液中进行溶胀时,水凝胶表现出良好的离子浓度和p H刺激响应性。     

氧化透明质酸/聚丙烯酰肼水凝胶的制备及性能

以丙烯酸甲酯(MA)为原料合成了聚丙烯酸甲酯(PMA),PMA与水合肼反应制备了聚丙烯酰肼(PAH),用高碘酸钠对透明质酸(HA)进行部分开环氧化,制备了氧化透明质酸(oxi-HA),PAH与oxi-HA通过席夫碱反应制备了系列oxi-HA/PAH水凝胶。利用1HNMR、FTIR对PMA、PAH、oxi-HA进行了结构表征,用多角度激光光散射系统(MALLS)测定了PMA的相对分子质量,采用试管倒置法、SEM、称重法、旋转流变仪、Bradford法对水凝胶的凝胶时间、微观形貌、溶胀率、降解行为、流变学性能,及体外药物控释性能进行了考察。结果表明,水凝胶的凝胶时间介于8~205 s,具有连续的三维网络结构及较好的粘弹性和力学强度;在37℃的磷酸盐缓冲溶液(PBS,pH=7.4)中,水凝胶7 h溶胀率介于12~22,oxi-HA60/PAH30水凝胶20 d降解率为66%左右,载药oxiHA60/PAH30水凝胶中模型药物牛血清蛋白(BSA)10 d累积释放率约86%。