光交联丝素蛋白水凝胶的制备及生物医学应用

水凝胶是一类物理化学性质接近软组织的先进材料,已有众多聚合物用于水凝胶的制备。丝素蛋白由于具有优异的生物相容性、生物可降解性和易于制备成各种形式的材料等优点,在生物医学领域中具有广泛的应用,其中水凝胶是丝素蛋白在生物医学中应用的重要形式。由于分子的独特结构,丝素蛋白可以通过多种方法形成水凝胶。近年来,光交联水凝胶由于具有制备条件温和、副产物少、反应过程容易控制等优点,逐步成为研究的热点。首先对丝素蛋白的分子结构和特性进行了介绍,总结了丝素蛋白水凝胶的制备方法,重点阐述了光交联丝素蛋白水凝胶的研究现状,并讨论了它们在生物医学领域的应用,最后对光交联丝素蛋白水凝胶未来发展方向进行了展望。     

丝素蛋白/聚氨酯水凝胶的制备及其释药性能

以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚乙二醇(PEG)、聚氧化丙烯二醇(PPG)等为主要原料,合成NCO封端的阴离子型聚氨酯(PU)预聚体,经过三乙胺(TEA)中和成盐后与丝素蛋白(SF)水溶液混合,制备出具有交联结构的丝素蛋白/聚氨酯(SF/PU)水凝胶。全反射红外光谱法(ATR)表征了SF/PU水凝胶的结构;扫描电子显微镜(SEM)观察了SF/PU水凝胶的断面形态,显示出SF/PU水凝胶具有多孔结构;紫外分光光度计法研究了SF/PU水凝胶对氯霉素和环丙沙星两种药物的释药性能,药物释放时间在10h以上;抑菌圈实验表明载药后的水凝胶对大肠杆菌的生长具有抑制作用。     

丝素蛋白水凝胶材料在组织工程中的应用研究进展

组织工程技术是有望从根本上解决组织或器官损伤及实现功能重建的前沿技术,其关键之一是制备具有良好生物相容性和生物降解性的支架材料。水凝胶由于具有众多良好的特性,成为组织工程研究中一种优良的支架材料。丝素蛋白水凝胶由于独特的性质、多样化的成胶方式以及优异的可加工性成为了支架材料研究的热点,备受学者的青睐并涌现出了大量的研究成果。本文在阐明丝素蛋白凝胶原理的基础上,回顾了目前较为成熟的凝胶化方法,随后重点综述了丝素蛋白水凝胶在组织工程中的研究进展,最后进行了总结和展望,以期为相关领域的研究者提供参考和借鉴。     

丝素蛋白及其复合材料的研究进展

丝素蛋白是天然高分子材料,具有很好的生物相容性、生物降解性等优良的性能,在医药、食品和美容等领域具有很好的发展前景。本文阐述了丝素蛋白及其分别与天然生物蛋白、无机物、合成聚合物、碳纳米管和氧化石墨烯进行复合的制备技术、材料结构、性能以及研究发展趋势,介绍了丝素蛋白及其复合材料的不同制备机制,分析了制备方法与结构和材料性能之间的关系及不同材料间的相互作用机理,总结了其在组织工程、药物释放和抗凝血性等方面的应用,并提出丝素蛋白复合材料实现规模化生产、发展智能材料以及从基因层面对丝素蛋白进行重组改性方面的未来发展趋势。     

丝素蛋白柔性电子器件材料的研究进展

丝素蛋白材料凭借良好的生物相容性、可控生物降解性、再生形貌多样性等已被制成柔性电子器件在电子领域进行了应用研究。本文首先综述不同溶解方法对蚕丝再生材料制备的影响,同时对丝素蛋白材料的(微球、膜、纤维、凝胶、支架等)制备方法、材料性能进行分析,最后总结了近年来丝素蛋白基柔性电子材料的应用研究进展。尽管已有研究表明可获得各种性能良好的丝素蛋白基材料用于电子领域,但产业化之路仍较长。考虑到丝素蛋白微纳米结构、易再生加工等优势,期待具有高灵敏度、生物相容性、耐用性和便携性丝素蛋白基柔性电子产品出现。      

SF／SiO纳米复合膜的制备方法

本发明涉及一种丝素蛋白／二氧化硅纳米复合膜的制备方法．该方法采用溶胶凝胶法制备丝素蛋白／二氧化硅纳米复合溶胶，利用该发明制备丝素蛋白／二氧化硅纳米复合膜，制得的纳米复合膜中丝素蛋白和二氧化硅均匀分布，有机相与无机相间存在氢键．制备反应条件温和，而且制备条件易于控制，重复性好．     

丝素蛋白/柠檬酸/乙二醇膜的性能研究

用丝素蛋白、柠檬酸和乙二醇制备了一种新型丝素蛋白膜(简称SFCE膜),研究了其力学性能、膜中丝素蛋白的聚集态及对水的pH值的影响．     

纳米TiO2诱导复合丝素蛋白膜二级结构转变的研究

用溶胶凝胶法制备不同比例纳米TiO2改性再生蚕丝丝素蛋白复合膜.SEM与动态光散射纳米粒度分析仪测试结果表明,该丝素膜中纳米TiO2均匀分散在丝素中,TiO2粒径在100nm以下,同时纳米TiO2在丝素中粒径大小主要决定于凝胶过程,成膜过程对粒径大小影响不大;该丝素膜的二级结构用FTIR、XRD、Raman进行表征.测试结果表明,纯丝素膜中存在SilkⅠ向SilkⅡ两种结晶结构,随着纳米TiO2的生成,可使复合丝素膜的结晶结构从SilkⅠ向SilkⅡ转化,但当纳米TiO2的加入超过一定量时,又破坏复合丝素膜的结晶结构.     

非织造多孔丝素蛋白/纳米羟基磷灰石复合支架材料的制备和表征

采用水刺法制备了多孔丝素蛋白(SF)支架,通过原位矿化法制备了纳米羟基磷灰石(HAP)/丝素蛋白复合材料。HAP呈现均匀棒状结构,而没有丝素蛋白支架时HAP仅形成颗粒状结构,这表明蛋白支架可诱导HAP形成均匀棒状结构,这可能是源于丝素蛋白中羧基和溶液中Ca2+的静电作用;丝素蛋白支架起到了复合材料基材和HAP原位生长的高分子模板双重作用。采用红外光谱、X射线衍射和力学性能测试对复合材料的结构性能进行了表征,红外谱图表明,HAP中的PO3-4与SF中的—NH2存在强烈的氢键相互作用,而X射线衍射图谱则表明复合材料中SF的保持了β折叠结构和结晶性能,使得复合材料具有良好的力学性能和多孔性能,有利于成骨细胞在支架上的增殖,同时,该方法制备的复合材料力学性能好,可大面积制备,成本低、制备方便,易于实现工业化,可望广泛用于骨修复支架材料。     

丝素蛋白膜的研究和应用进展

主要介绍了丝素蛋白膜的制备及其结构变化特征 ,丝素膜可作为酶的固定膜、生物传感器和药物控释膜等不同材料 .它具有无毒、无污染、可降解等优良特性 ,有着广阔的应用前景 .     

载药电纺丝素蛋白纤维毡的结晶含量对其药物释放的影响

以水溶液体系的再生丝素蛋白为原料,利用静电纺丝技术制备了载罗丹明B的丝素蛋白纤维毡。利用甲醇水溶液对其进行后处理,考察了不同处理时间下丝素蛋白的结晶含量对药物释放的影响。通过水溶性质量损失率、接触角、扫描电镜、傅里叶红外光谱、X射线衍射光谱及紫外光谱对处理前后的丝素蛋白纤维毡的表面形貌和结构以及药物释放行为进行了表征。结果表明,随着甲醇水溶液处理时间的延长,电纺丝纤维的质量损失率减小,亲水性减弱,丝纤维中的Silk II结晶(由β-折叠结构组成)含量增加,药物释放速率也增加。即通过控制处理时间,可以控制丝纤维中Silk II结晶的含量,从而控制药物的释放速率。     

氧化石墨烯/丝素蛋白凝胶结构及其性能研究

目前医用凝胶材料普遍存在力学强度较差及生物降解速度过快等问题。以蚕丝丝素蛋白(SF)凝胶为基础材料,加入氧化石墨烯(GO),并将1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)及N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)作为交联剂制备SF/GO复合凝胶,旨在改善凝胶材料的力学性能,使其在保证复合凝胶材料应有的力学强度的同时,发挥丝素蛋白、氧化石墨烯的生物学效应及凝胶材料的多孔支架作用。实验结果显示,EDC的加入可以使得SF、GO共混形成稳定、均匀的无规卷曲结构,扫描电镜(SEM)显示SF/GO凝胶具有典型的多孔结构。GO的加入可以有效缩短复合材料的凝胶时间,同时复合凝胶材料的力学性能得到明显改善,其压缩强度提高40%以上。GO的加入还可明显延长材料的降解时间。基于SF/GO的复合凝胶在组织修复及再生领域具有较好的应用前景。     

磁性水凝胶作为药物载体的应用研究进展

磁性水凝胶是一类同时具有磁性材料、高分子材料及水凝胶的性质特点的无机/有机复合材料。因具有优良的磁学性能及生物相容性,其作为新一代的药物载体可以实现磁响应、磁靶向及磁热疗等功能,在药物控制释放领域具有广阔的应用前景。对磁性水凝胶的制备方法及其在药物载体领域的研究情况进行了综述,详细介绍了磁性水凝胶作为药物载体的两种药物释放机理(ON/OFF模型及热敏释放原理),及其在磁靶向药物控释、磁热疗和磁共振成像方面的应用研究现状。     

聚乙烯醇接枝丝素蛋白的制备和性能

利用环氧氯丙烷通过非均相共价接枝反应将丝素蛋白分子接枝到聚乙烯醇大分子上,制备了以丝素蛋白分子为支链结构、以聚乙烯醇为主链的新型大分子聚乙烯醇接枝丝素(PVA-g-SF)。介绍了制备反应原理,通过FT-IR、DSC测试对接枝反应进行了验证,并通过单因子实验分析讨论了反应温度、反应时间、丝素溶液浓度对丝素接枝效率的影响,优选出了最佳反应条件。最终发现:丝素蛋白分子成功接枝到了聚乙烯醇分子上,并且当反应温度为40℃、反应时间为4h、丝素溶液浓度为10%时,丝素蛋白的最大接枝效率可达13.54%。     

预处理对构建丝素蛋白纤维/磷灰石仿生骨修复材料的影响

利用氯化钙-乙醇-水(n(CaCl2):n(EtOH):n(H2O)=1:2:8)三元溶液对丝素蛋白纤维预处理,再采用交替浸渍法将其分别浸在钙溶液和磷溶液中交替浸渍、仿生矿化制备丝素蛋白纤维/磷灰石复合材料,采用SEM、FTIR、XRD和TGA等技术研究了不同预处理时间对丝素蛋白纤维微结构和构建丝素蛋白纤维/磷灰石的影...     

环糊精衍生物水凝胶材料的研究进展

水凝胶是一种由化学或物理交联的高分子聚合材料,具有亲水性的三维网络结构,使其能够吸收并保持大量的水分。水凝胶相对其他材料有着明显优势,其具有含水量高、性质柔软、通透性高、生物相容性好等优点,这些优异的性质使水凝胶在工业、农业、生物医学乃至生活中都有着广泛的应用。近些年来国内外研究者都致力于开发新型水凝胶,以解决传统水凝胶存在的力学强度差、功能单一的问题。因此,涌现了大批多功能、高强度的新型水凝胶,如温度、pH、光、电磁刺激响应性水凝胶,双网络、互穿网络水凝胶,纳米复合水凝胶,自愈合性水凝胶。其中,环糊精及其衍生物的引入是改善水凝胶不足的重要方法之一。环糊精存在特殊的外缘亲水、内部疏水的环状分子结构以及疏水性空腔,能够通过主客体偶合作用稳定络合疏水性分子。近年来,研究者们充分利用环糊精独特的结构和性质,在设计更好的环糊精衍生物水凝胶结构和功能方面不断地进行尝试,取得了丰硕的研究成果,制备了一系列具有优异性能的环糊精及其衍生物高分子水凝胶。环糊精及其衍生物水凝胶不仅在力学性能方面表现出优势,还具有显著的功能性,如刺激响应性、自修复性、形状记忆性、可注射性等。目前,已报道的环糊精衍生物水凝胶结构多样、性质各异,按其网络结构可分为:(1)化学修饰环糊精作为交联剂合成水凝胶;(2)环糊精衍生物的主客体超分子水凝胶;(3)环糊精衍生物的物理/化学双交联水凝胶;(4)环糊精衍生物的滑环水凝胶。各种交联结构的环糊精衍生物水凝胶的开发,赋予了水凝胶不同的功能和性质,为突破传统水凝胶的应用瓶颈提供了思路,使其在催化工程、药物控释、骨/软骨组织修复和水污染物净化领域具有广阔的应用前景。本文归纳了环糊精衍生物高分子水凝胶的研究进展,按水凝胶的交联结构对环糊精衍生物水凝胶进行分类,分别对环糊精分子、环糊精衍生物水凝胶的结构、制备方法、应用等进行介绍,分析了环糊精衍生物高分子水凝胶所面临的问题并展望其前景,以期为制备多功能、高强度环糊精衍生物水凝胶提供参考。     

反相微乳液法制备纳米凝胶的研究进展

纳米凝胶同时具有水凝胶及纳米材料的双面特性,作为药物载体在生物医药领域具有广阔应用前景。本文综述了反相微乳液法用于制备纳米凝胶的机理、特点,以及反相微乳液聚合和反相微乳液交联法在制备纳米凝胶方面的研究进展,并对反相微乳液法用于制备纳米凝胶中存在的问题进行了讨论。     

环境敏感型纤维素水凝胶及其在药物控释方面的应用

综述了纯纤维素、纤维素衍生物、纤维素与有机无机物共混制备纤维素水凝胶的方法,并且综述了温敏性、pH敏感性、磁响应性纤维素水凝胶在药物控释领域的应用。在此基础上展望了纤维素水凝胶的研究方向。     

NVP共聚物水凝胶中吸附水的性能研究

以N-乙烯基吡咯烷酮、甲基丙烯酸羟乙酯及甲基丙烯酸丁酯为单体,共聚制备了两种水凝胶材料,并采用重量法和热失重法研究了这两种不同组成水凝胶对其吸附水性能的影响。研究结果表明:加入疏水性单体甲基丙烯酸丁酯,使水凝胶的交联度加大,改变了水凝胶的结构,水凝胶的吸水性及吸水速率下降,而保水性提高,即脱水速率减慢。     

蛋白高吸水凝胶研究的进展

综述了由蛋白质天然材料制备溶胀水凝胶的研究进展及应用情况.某些特殊结构的蛋白质本身具有较高的遇水溶胀和对环境响应的功能;而某些经化学改性的蛋白吸水凝胶可赋予蛋白材料更高的吸水溶胀性.化学改性的方法主要有简单交联、接枝共聚、功能基转换和多元酸酐酰化等几种,其中多元酸酐改性蛋白在确保材料可生物降解的同时,还具有较高的吸收性.蛋白质分子中的氢键、静电力、疏水作用及化学键合对凝胶的三维网络结构和溶胀性能都有极大的影响;目前,通过化学改性蛋白质制备高吸水凝胶的研究才刚起步,在改性工艺和改性点位等方面仍有很大的研究空间.该产品在减少环境污染和对石油资源的依赖性方面有很好的应用前景.