聚醚胺ED900-单宁酸构建表面微结构化复合涂层及其细胞相容性的研究

为改善医用材料的生物相容性并赋予材料表面一定的生物学功能,本文以单宁酸(TA)和聚醚胺ED900为组装单元,通过层层自组装的方法制备了复合涂层。采用纳米粒度仪、Zeta电位分析仪、紫外分光光度计、红外光谱、石英晶体微天平(QCM-D)、扫描电子显微镜等仪器对ED900-TA复合溶液行为及复合涂层的理化性质进行表征。通过细胞实验考察了涂层对细胞行为的影响。利用1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)法和总抗氧化能力检测试剂盒(FRAP)法评价了涂层的抗氧化性。最后,分别通过琼脂糖插入实验和细胞培养液浸泡研究涂层的稳定性。结果表明：ED900-TA涂层具有良好的细胞相容性和抗氧化性,表面的微结构呈现调控亲/憎细胞的能力。此外,涂层在模拟植入的过程未出现脱落。并在细胞培养条件下,涂层形貌在21天的评价周期内无显著变化。该复合涂层为生物材料表面多功能化提供了新思路。     

原子转移自由基聚合在生物材料中的应用

生物材料表面改性以及具有特定结构与功能的先进生物材料的合成始终是生物材料研究的核心课题.原子转移自由基聚合( ATRP)是一种新型自由基聚合,在生物材料表面改性以及新型生物材料合成方面具有巨大的应用前景.利用ATRP技术可以提高生物材料表面生物相容性、生物适应性以及生物功能性,如提高材料表面的抗生物污染性、血液相容性、细胞相容性以及抗菌性能等;同时,ATRP也可用于合成新型生物医用高分子材料,如两亲性高分子、纳米胶束、智能水凝胶以及一些具有特殊结构的高分子(包括星型、超支化、梳型高分子等).ATRP技术与点击化学结合,可形成新的生物活性表面或者合成新的生物材料,可望产生更多的功能化的材料表面与生物材料.     

功能性层层组装厚膜

层层组装是一种基于物质交替沉积而制备复合膜的方法,可以实现膜的结构和组成的精确调控。层层组装通常被认为是超薄膜的构筑方法。与超薄膜相比,微米或亚微米的厚膜更容易实现高的负载、微纳复合结构的调控、多功能集成以及赋予膜更高的稳定性。以作者的研究结果为基础,阐明TN用大尺度的构筑基元,包括聚合物复合物、大尺度的无机粒子以及聚集的粒子,可以方便地实现微米厚度的层层组装膜的快速构筑。以快速构筑的厚膜为功能载体,实现了层层组装膜的自修复、高负载、细胞可控粘附及多功能集成。进一步,将层层组装厚膜从基底上剥离制备了自支持膜,拓展了层层组装膜的功能。     

AZ31B镁合金表面氟涂层的生物相容性和抗菌性能

采用化学转化方法在AZ31B镁合金表面制备氟涂层,系统研究了氟涂层的表面形貌,体外生物相容性和抗菌性能.结果表明:AZ31B镁合金表面的氟涂层均匀致密;氟涂层镁合金的溶血率明显降低,且无细胞毒性,可满足生物医用材料的要求.同时,氟涂层镁合金的抗凝血性能与316L不锈钢相当,并具有显著的抗菌功能.     

可降解医用金属功能化表面改性研究进展

近年来,以镁、铁、锌为代表的可降解医用金属由于其独特的体内降解性能和优异的生物相容性成为国内外研究热点.这类可降解医用金属能够在体内逐渐被体液腐蚀降解,它们所释放的腐蚀产物能够给机体带来恰当的宿主反应,当协助机体完成组织修复的任务后将全部被体液溶解,避免了二次手术.前期研究表明,三种可降解医用金属在实际临床应用中尚存在一些不足:镁及镁合金的体内降解速率过快,降解过程中产生的氢气会对植入物周围组织和细胞产生不利影响;铁及铁合金的体内降解速率过慢;锌及锌合金的降解速率最符合临床要求,但是其较低的力学性能限制了锌及其合金的应用.鉴于此,可降解医用金属的功能化表面改性技术应运而生.功能化表面改性技术不仅可以实现对可降解医用金属腐蚀行为的调控,还可根据不同的临床需求提高其生物相容性、抗菌活性、抗凝血性能和促成骨性能等.目前,各类表面改性技术已能够有效改善各类可降解医用金属的性能.镁及其合金是研究最为广泛的一类可降解医用金属,各类表面改性技术,如转化涂层、沉积涂层、复合物涂层等已能够显著降低镁及其合金的腐蚀速率.针对铁及其合金的表面改性技术主要以纯铁以及Fe-Mn合金为主,但目前针对铁及其合金的表面改性技术尚难以满足其理想的降解模式要求.锌及其合金是新一代可降解医用金属,现有的表面改性技术主要是为了增强其生物相容性和抗菌性能.本综述归纳了各类表面改性技术的特点,对各类技术的制备方法、应用及目的进行了介绍,并对其未来研究趋势进行了展望.     

医用金属材料生物功能化方面取得多项新成果

正中科院金属所杨柯研究员领导的生物材料研究团队近两年来在医用金属材料生物功能化方面陆续取得了系列含铜抗菌不锈钢及相关植入产品、新型不锈钢心血管支架材料等一系列新成果,处于国际领先水平,部分已申请国家专利并将进入临床应用。中科院金属所杨柯研究员领导的生物材     

我国生物医用纳米材料亟待突围

正春节后,生物医用材料领域不断取得新进展。不久前,中科院金属研究所首次在国际上提出金属材料生物功能化的特殊作用,成功开发出含铜抗菌医用金属新材料;中科院宁波材料技术与工程研究所开发出一种新型羟基磷灰石-石墨烯纳米复合生物材料,解决了陶瓷材料的增韧问题,快速促进骨组织固定。     

壳聚糖/单宁酸复合胶体粒子的制备及功能涂层研究

以壳聚糖(Chitosan,CS)和单宁酸(Tannic acid,TA)为组装基元,在水溶液中通过pH诱导组装制备壳聚糖/单宁酸(CS/TA)复合胶体粒子,用透射电子显微镜(TEM)对复合胶体粒子的尺寸及形貌进行了表征。再将复合胶体粒子水分散液为电泳沉积液,通过电泳沉积技术诱导复合胶体粒子在316L不锈钢表面二次组装制备纳米功能涂层;利用接触角测试对涂层表面的亲疏水性进行了研究;并通过体外细胞实验探究了涂层的细胞相容性,抗菌实验测试了涂层对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌活性。研究结果表明,通过电诱导胶体粒子可以在316L不锈钢表面形成了致密的纳米涂层材料,涂层具有良好的细胞相容性和抗菌作用,在生物涂层领域有着潜在应用前景。     

胶原蛋白纳米超薄膜在生物材料表面的原位构建及表征

采用静电层层自组装技术构建了以I型胶原蛋白(COL)为主要构成的纳米超薄膜。该类型薄膜厚度与涂层层数呈线性关系。通过"喷涂"方式,在未经任何理化作用处理的生物可降解聚酯材料表面可原位形成厚度可控的胶原蛋白薄膜结构,改善聚酯材料的亲水性。在小鼠成纤维细胞(L929)培养实验中,聚乳酸(PLA)表面负载多层膜以后,表现出良好的细胞生物相容性,有利于细胞的生长和铺展。     

复合纳米生物医用材料的研究

生物医用材料领域中,细胞与材料间的相互作用是研究的主要课题.材料表面的微观结构对细胞的生物调控作用更为重要.纳米材料因具有一些独特的效应,如体积效应和表面效应,有利于细胞黏附、增殖和功能表达,因而作为生物医用材料特别是组织工程支架材料具有良好的应用前景.目前用于生物医用研究的纳米材料主要有无机纳米材料、高分子纳米材料以及复合纳米材料等.仿生纳米材料的研究和利用极大地促进了组织工程学的发展.本文就近年来纳米材料在生物医用材料尤其是组织工程支架材料中的应用研究现状进行了综述.     

“一步法”构建基于Zn2+的抗菌表面

不依赖于抗生素的抗菌表面是生物材料及器械设计领域的重要研究内容，可以避免耐药性细菌问题。现有材料表面抗菌策略仍然存在步骤较为繁琐、反应条件过于苛刻等不足，因此，本研究以多巴胺和硫酸锌(ZnSO₄)为原料，在常温、水相条件下采用“一步法”构建广谱性含锌聚多巴胺抗菌涂层(PDA@Zn)。水接触角、涂层厚度和X光电子能谱等结果证实PDA@Zn涂层成功构建。涂层中的锌以Zn²⁺的形式与PDA中邻苯二酚官能团配位结合;涂层的表面Zn²⁺密度可以通过改变ZnSO₄投料的浓度来调控。抗菌实验的结果表明ZnSO₄投料浓度为1 mg/m L时所构建的PDA@Zn涂层(PDA@Zn/1)具有优异的杀菌效果，对大肠杆菌和表皮葡萄球菌的抗菌率分别为99.7%和99.3%。体外细胞培养试验结果表明，PDA@Zn/1涂层上L929的24 h和72 h相对增殖率分别为63.63%及48.32%，具有一定的细胞毒性。该方法提供了一种高效、简单的表面抗菌策略，但该策略的生物相容性还有待进一步提升。     

硅橡胶表面壳聚糖载铜凝胶涂层的制备及其抗菌功能

在硅橡胶表面制备一种具有抗感染功能的涂层—壳聚糖载铜凝胶涂层。为了克服硅橡胶的生物惰性,在其表面制备涂层,先用逐步化学接枝法对其表面进行活化预处理,然后化学接枝壳聚糖载铜凝胶涂层。对比浸泡前后涂层的形貌,研究了活化预处理对功能化涂层与硅橡胶基体之间结合性能的影响。结果表明,用化学接枝法可在硅橡胶表面生成丰富的活性官能团从而提高了功能化涂层与硅橡胶的结合强度。载铜功能化涂层使硅橡胶导管具有良好的抗菌功能。     

生物材料对细胞生物学行为的影响

随着细胞生物学、基因工程等研究领域的发展,临床使用的生物医用材料已经由单纯的生物材料制成的植人物,发展成细胞与生物材料的复合物.生物医用材料不仅应具备生物安全性、生物相容性、血液相容性,还应该具有细胞外基质的作用.本文综述了生物材料作为细胞外基质,对细胞粘附、细胞生长及细胞凋亡的影响.     

生物材料表面微图形化及其研究进展

生物材料表面微图形化是利用微图形技术在生物材料表面构筑具有规则、有序结构的微图形化区域，或进一步改善微图形区域表面的物理化学性质，通过研究材料表面形貌和表面物理化学性质与生物相容性的关系，获得有利于细胞生长的有序化微环境．本文综述了当前研究的材料表面微图形化加工技术、微图形在生物材料中的应用、细胞与微图形的关系等．     

基于三氯生医用缝合线表面抗菌涂层的制备及性能

利用聚多巴胺可在多种不同材料的表面结合其他分子的特性,将具有杀菌作用的三氯生分子有效地固载于医用缝合线表面形成抗菌涂层。研究结果显示,涂层使表面三氯生可有效地固载于医用缝合线表面,并缓慢释放。金黄色葡萄球菌和大肠杆菌抗菌实验显示,有抗菌涂层的缝合线表面具有显著的抗菌效应。该种涂层制备方法及涂层有望广泛应用于不同类型的医用缝合线的表面作抗菌处理。     

化学所在组装的二肽单晶诱导生物膜形成与拓展方面研究取得新进展

<正>磷脂和肽是构筑细胞的基本结构单元。细胞的关键生物活动几乎都与这些生物分子的组装体有关。通过分子组装技术动态调控上述组装体的结构,可以更好地帮助理解细胞生命活动的本质规律。在国家科技部、国家自然科学基金委、中国科学院和化学所的支持下,胶体、界面与化学热力学院重点实验室的研究人员长期致力于磷脂与苯丙氨酸二肽的可控分子组装与功能化的研究。近年来,他们在苯丙氨酸二肽有     

医用金属的生物功能化——医用金属材料发展的新思路

医用金属材料以其高强韧性、耐疲劳、易加工成形性等优良的综合性能,一直是临床上用量最大和应用广泛的一类生物医用材料。医用金属材料是需要承受较高载荷的骨、齿等硬组织以及介入治疗支架的首选植入材料,已大量应用于骨科、齿科、介入治疗等重要医疗领域中的各类植入医疗器械。目前医用金属材料中用量最大、应用范围最广的是不锈钢、钛及钛合金、钴基合金3大类材料,在医用金属材料的生产和临床应用中占有举足轻重的地位。此外还有镍钛形状记忆合金以及金、银、钽、铌、锆等贵金属。然而,目前临床应用的医用金属材料在生物体中一般表现为生物惰性,不具备生物活性,因此往往需要通过对其进行表面改性,来达到其具备一定生物活性,进而提高其临床使用性能的目的。那么能否使医用金属材料自身就具备某种生物活性呢?这是一个极有创意的想法,但至今还未有这方面的研究报道。"医用金属材料的生物功能化"就是希望能够实现这一愿望,因而它是一个具有创新意义和挑战性的新思想,其核心思想就是使医用金属材料在发挥其自身优异力学性能的同时,还具备特定的生物医学功能,从而达到更佳的临床医疗效果。中科院金属研究所的生物材料研究团队近年来进行了多方面的有意义尝试,已经初步实现了特定医用金属材料的生物功能化。本刊特邀中科院金属研究所的杨柯研究员就其领导的研究团队基于医用金属材料生物功能化这一全新概念,开展的相关系列研究探索工作进行深度报道,以期将这一新思想与国内同行分享与交流。     

通用高分子材料的化学和生物改性及其血液相容性研究

功能化与高性能化的通用高分子材料在医用耗材及器械领域有着广泛的应用。作为重要的医用材料之一,血液相容性是首先需要解决的关键科学问题。通用高分子的血液相容性可通过化学和生物修饰来实现。采用的方法大体分为本体改性和表面改性。本体改性主要通过反应接枝和反应共混实现;而表面改性则主要通过在材料表面制备亲水性聚合物刷或亲水层、固定生物活性分子和形成生物仿生膜3种方法来实现。目前,生物材料的血液相容性研究主要集中在血浆蛋白吸附、血小板粘附和红细胞溶血3个方面。结合本课题组近期在生物医用材料领域的研究成果,简要介绍了国内外近年来通用高分子材料的化学和生物改性及其血液相容性研究进展。     

卟啉-多肽超分子组装体系的研究进展

近年来,卟啉-多肽的超分子组装体系的研究受到了国内外学者的广泛关注,已成为超分子化学、生物材料科学研究的前沿领域之一。卟啉-多肽超分子组装体系因具有结构和功能多样化以及良好的生物相容性等优点,在生物传感、药物治疗、分子识别和光电器件等方面展示出巨大的应用潜力。文章综述了卟啉和多肽超分子构筑模块的分子结构设计、组装体的形貌调控、组装体应用3个方面的主要研究进展,介绍了卟啉与多肽分子之间的主要非共价作用方式,包括分子间静电相互作用、氢键、配位键、亲水/疏水性等,分析了该领域当前研究的焦点及亟需解决的问题。     

福建物构所功能性配位超分子纳米容器设计合成及仿生催化研究获进展

正水溶性功能配位超分子纳米容器的设计合成及其限域空间内独特的客体分子行为与反应性在过去20年里受到了越来越广泛的关注。目前报道的水溶性超分子纳米容器组装结构有限,并且大都存在表面窗口太小、内部空腔不足、不易功能化等问题,很大程度上限制了其在主客体化学方面的应用。如何从分子水平上定向构筑和调控纳米容器的尺寸、形状及其电子特性是实现其功能化应用的关键科