丝素蛋白复合石墨烯类材料在生物医学领域中的研究进展

丝素蛋白是一种天然生物聚合物,因其具有独特的弹性、柔韧性、生物相容性和生物可降解性而在生物医学领域有很大的应用潜力。然而,低成骨能力和力学性能不足限制了其在骨科等领域的应用。石墨烯是一种碳质新材料,具有强度高、延展性能优良以及导热系数高、电子迁移率高和电阻率低等特性。以氧化石墨烯、还原氧化石墨烯为代表的石墨烯类纳米材料在保持石墨烯特性的基础上,又分别被赋予了良好的水溶性、生物相容性及电化学活性等卓越的理化性能,近年来已成为生物医学领域的研究热点。研究发现,将丝素蛋白与石墨烯类材料联合应用,可结合各自特点以制备出性能更优的复合材料,从而开辟更广阔的应用前景。本文综述了丝素蛋白复合石墨烯类材料的制备方法、性能及其在生物医学领域的应用,并展望了此类复合材料在生物医学领域未来的发展趋势。     

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。     

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。     

纸基柔性导电复合材料的研究进展

伴随着现代电子科技领域的蓬勃发展,大量电子垃圾的产生给环境带来了巨大压力。以纤维素为主的柔性导电复合材料具有与传统石油基导电产品不可比拟的优点,如轻质、可降解、可再生、生物相容性好等。近年来,纸基柔性导电材料逐步成为该领域研究的热点。本文综述了近些年来国内外纸基柔性导电材料的研究进展,描述了柔性导电材料的工作原理,详细概述了纸基导电材料的制备方法与相关应用,对纸基柔性导电材料亟待解决的问题及未来发展趋势进行了总结和展望。      

丝素蛋白基纺织材料及其在生物医学领域的应用

丝素蛋白是一种天然蛋白质聚合物,可从蚕茧中提取,已在纺织工业领域使用了数千年。随着对可植入和可降解生物材料需求的增大,丝素蛋白材料凭借优良的生物相容性、生物降解性、非免疫原性,以及来源丰富,并可与其他生物材料协同作用形成具备独特性能的生物复合材料等优势,在生物医学领域越来越受到人们的关注。以丝素蛋白纤维为基础的生物医用纺织材料的多功能性和可持续性为通过环保方法定制生物材料以满足特定生物医学应用提供了新的研究思路与解决方案。天然丝素蛋白纤维可通过蚕丝脱胶得到,经溶解后可制成再生丝素蛋白溶液,而再生丝素蛋白溶液可进一步通过不同的成型方式得到再生丝素纤维材料。根据生物医学领域的实际应用需求,丝素蛋白纤维可经机织、针织、编织、非织、静电纺、三维打印等多种技术手段制成一维、二维或三维生物医用纺织品,在组织工程支架、药物缓释载体和生物传感器等生物医学领域具有广阔的应用前景。但是,目前丝素蛋白纺织材料的力学性能、持久性等方面还存在一定的劣势,且特异生物功能性表现不佳,如血溶性、细胞粘附、骨整合以及细胞分化引导等方面,在一定程度上限制了丝素蛋白纺织材料在生物医学领域的应用。为了扩展丝素蛋白纺织材料在生物医学领域的应用,通常需要在保留其优越固有特性的条件下,对丝素蛋白纺织材料进行功能修饰,增强固有功能或引入新功能。目前,丝素蛋白材料功能修饰的方法主要有四种:内在功能修饰、丝素蛋白纤维表面修饰、丝素蛋白纤维与其他功能纤维混纺修饰、再生丝素蛋白纺丝前直接混合改性处理。经过功能修饰的丝素蛋白材料可有效引导细胞响应与功能表达,增强力学性能,以达到促进伤口愈合和组织器官修复的目的。本文重点介绍了近年来不同形态的一维、二维和三维丝素蛋白基纺织材料在生物医学领域的研究进展,对丝素蛋白材料的结构和基本性质进行了介绍,归纳了丝素蛋白纺织材料功能性的修饰方法,并对丝素蛋白基生物医用纺织材料的发展前景进行了展望。     

丝素蛋白化学改性的研究进展

丝素蛋白(SF)具有良好的生物相容性、生物可降解性和无毒等特点被广泛应用于生物和再生医学领域。然而,纯SF材料的力学性能及某些生物学性能等尚未达到实用性要求,化学改性不失为一种改善这些性能的良好途径。本研究简要介绍了SF的组成、结构及化学改性的物质基础,并综述了近年来国内外对SF化学改性的研究进展,主要包括接枝共聚改性、交联改性和互穿网络改性。旨在调节和改善SF材料的力学、抗凝血、亲水性及生物学性能,拓宽SF材料在生物医学领域的应用。     

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。     

丝素蛋白作为生物医用材料的研究

丝素蛋白作为生物医用材料,具有很好的生物相容性和很多优良的物理、化学性能。我们课题组,在1994年研制成的丝素创面保护膜的基础上,“九五”期间,在国家八六三计划新材料领域的支持下,对丝素蛋白作为生物医学材料的应用作了进一步的研究和产品开发,主要工作如下:1 丝素成膜设备的研制 该设备采用载带式低温热风分层干燥方法,用以生产丝素创面保护膜,亦能用以其他医用膜的研制、开发。该设备设计合     

蚕丝在生物医用材料领域的应用研究

蚕丝既是优质的天然蛋白纤维,也是优质的高分子蛋白质材料,具有良好的力学性能、生物相容性和可控的生物降解性等。随着生物医用材料领域的不断发展和各学科的交叉融合,蚕丝作为生物医用材料已展示出很强的竞争力,其在该领域的应用潜力已逐渐展现。介绍了蚕丝的构成和特点,总结了蚕丝丝素及丝胶提取的方法,综述了近年来蚕丝及蚕丝蛋白在组织工程、载药、敷料等方面的应用,并客观分析了蚕丝及蚕丝蛋白在这些具体应用过程中所发挥的重要作用及各种蚕丝材料的优缺点,最后就蚕丝在生物医用材料领域的应用前景进行了展望。     

聚合物基柔性导电应力应变复合材料的研究进展EI北大核心CSCD

柔性导电应力应变材料具有优异的拉伸性、导电性,在传感器、可折叠电子设备等方面有广泛的应用,其中聚合物基柔性导电应力应变材料因制备方法简单且性能优异而受到广泛的关注。文中综述了应用于应力应变传感方面的聚合物基柔性导体的制备方法的研究进展,包括直接混合法、表面改性法、喷涂打印法和渗透填充法以及表征手段,并总结了该领域存在的问题,展望了该领域今后的研究方向。     

EDC/NHS交联改性再生桑蚕丝素纳米纤维

用静电纺丝技术制备了再生桑蚕丝素纳米纤维,并用1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亚胺(EDC)和N-羟基丁二酰亚胺(NHS)进行交联改性,考察了交联改性前后,桑蚕丝素纳米纤维微观形貌及聚集态结构等的变化,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及红外光谱(FT-IR)等测试方法对纳米纤维进行表征。研究结果表明,经EDC/NHS交联改性后,纤维直径由250 nm增加到320 nm,纤维表面变粗糙,且纤维发生弯曲变形;丝素的结构以Silk II为主,并含有部分无规卷曲或Silk I构象;桑蚕丝纳米纤维的力学性能和亲水性有所提高,且交联改性后的纳米纤维具有良好的细胞相容性。     

From Molecular Reconstruction of Mesoscopic Functional Conductive Silk Fibrous Materials to Remote Respiration Monitoring

Turning insulating silk fibroin materials into conductive ones turns out to be the essential step toward achieving active silk flexible electronics. This work aims to acquire electrically conductive biocompatible fibers of regenerated Bombyx mori silk fibroin (SF) materials based on carbon nanotubes (CNTs) templated nucleation reconstruction of silk fibroin networks. The electronical conductivity of the reconstructed mesoscopic functional fibers can be tuned by the density of the incorporated CNTs. It follows that the hybrid fibers experience an abrupt increase in conductivity when exceeding the percolation threshold of CNTs >35 wt%, which leads to the highest conductivity of 638.9 S m^?1 among organic‐carbon‐based hybrid fibers, and 8 times higher than the best available materials of the similar types. In addition, the silk‐CNT mesoscopic hybrid materials achieve some new functionalities, i.e., humidity‐responsive conductivity, which is attributed to the coupling of the humidity inducing cyclic contraction of SFs and the conductivity of CNTs. The silk‐CNT materials, as a type of biocompatible electronic functional fibrous material for pressure and electric response humidity sensing, are further fabricated into a smart facial mask to implement respiration condition monitoring for remote diagnosis and medication.     

丝素蛋白对胶原膜性能改善的研究

天然高分子由于其良好的生物相容性而受到广泛的关注。本研究用酶法自制了具有一定水溶性的猪皮胶原。尝试利用丝素和胶原蛋白各自的优点。用简单的溶液浇铸法制备了胶原-丝素共混膜。并通过FTIR、TGA、SEM等手段对其结构进行了表征。结果表明。由于共混膜中俩组份间存在的分子间作用力，加入小于50％的丝素的胶原膜经乙醇处理后与纯胶原膜相比。其力学性能及热稳定性有所的改善。通过改变丝素比例可以调整共混膜的吸水性。由于两组分良好的生物相容性，预料该共混膜可用作生物材料。     

丝素蛋白作为生物医用材料的研究

报道了以下研究,研制成同菌药物的丝素膜,它用于创面保护,能防止感染,加速面愈合;研制成多孔丝素膜,并研究了它们的结构和性能,多孔丝素膜能用作细胞培养的支架,药物缓释剂等;设计和研制成丝素成膜设备,该设备能用以生产丝素创面保护膜及其他医用膜。     

Engineering the Future of Silk Materials through Advanced Manufacturing

Silk is a natural fiber renowned for its outstanding mechanical properties that have enabled the manufacturing of ultralight and ultrastrong textiles. Recent advances in silk processing and manufacturing have underpinned a re‐interpretation of silk from textiles to technological materials. Here, it is argued that silk materials—optimized by selective pressure to work in the environment at the biotic–abiotic interface—can be harnessed by human micro‐ and nanomanufacturing technology to impart new functionalities and opportunities. A critical overview of recent progress in silk technology is presented with emphasis on high‐tech applications enabled by recent innovations in multilevel modifications, multiscale manufacturing, and multimodal characterization of silk materials. These advances have enabled successful demonstrations of silk materials across several disciplines, including tissue engineering, drug delivery, implantable medical devices, and biodissolvable/degradable devices.     

Covalent binding of placental derived proteins to silk fibroin improves schwann cell adhesion and proliferation

Schwann cells play a key role in peripheral nerve regeneration. Failure in sufficient formation of Büngner bands due to impaired Schwann cell proliferation has significant effects on the functional outcome after regeneration. Therefore, the growth substrate for Schwann cells should be considered with highest priority in any peripheral nerve tissue engineering approach. Due to its excellent biocompatibility silk fibroin has most recently attracted considerable interest as a biomaterial for use as conduit material in peripheral nerve regeneration. In this study we established a protocol to covalently bind collagen and laminin, which have been isolated from human placenta, to silk fibroin utilizing carbodiimide chemistry. Altered adhesion, viability and proliferation of Schwann cells were evaluated. A cell adhesion assay revealed that the functionalization with both, laminin or collagen, significantly improved Schwann cell adhesion to silk fibroin. Moreover laminin drastically accelerated adhesion. Schwann cell proliferation and viability assessed with BrdU and MTT assay, respectively, were significantly increased in the laminin-functionalized groups. The results suggest beneficial effects of laminin on both, cell adhesion as well as proliferative behaviour of Schwann cells. To conclude, the covalent tailoring of silk fibroin drastically enhances its properties as a cell substratum for Schwann cells, which might help to overcome current hurdles bridging long distance gaps in peripheral nerve injuries with the use of silk-based nerve guidance conduits.     

丝素共混膜的结构、性能及应用研究进展

丝素膜是一种性能优良、用途广泛的天然高分子生物材料、但纯丝素膜存在着在干燥情况下力学性能很差等缺点，这些缺点可以通过与其他高分子化合物共混得到改善，从而拓宽丝素膜的应用范围，综述了丝素与其它天然或合成高分子形成的共混膜的种类，结构、性能及应用发展状况。     

蚕丝新材料的研发

蚕丝不仅是重要的纺织原材料,还是食品、化工、生物医学与轻工业等领域的新材料.综述了蚕丝新材料的研发现状,着重探讨了丝素、丝胶的新用途,展望了蚕丝新材料的发展前景.