基于胶原蛋白的干细胞3D打印研究进展

干细胞3D打印是以"生物打印机"为手段,以干细胞、生长因子、生物材料等为主要内容重建人体组织或器官的跨学科领域的新型再生医学工程技术,有着美好的发展前景和巨大的社会价值。但细胞活性的维持、打印材料和打印过程与细胞的相容性、快速凝胶化等要求限制了可打印水凝胶材料的选择。胶原蛋白是天然生物组织中细胞外基质的重要成分,优异的生物相容性使其在干细胞3D打印中有天然优势。综述了基于胶原蛋白的几种物理、离子作用及共价作用凝胶化方式,以及干细胞3D打印支架在组织工程上的研究进展。     

可注射型天然高分子软骨组织支架材料

作为理想的组织工程支架材料，可注射水凝胶材料受到医学和材料学领域科学家的广泛关注，而天然高分子材料由于具有良好的生物相容性和安全性，在这一领域备受青昧。综述了胶原、纤维蛋白和海藻酸盐在用于可注射型软骨组织支架材料方面的特征和研究现状，展望了这一领域的发展。     

壳聚糖即型水凝胶的体内代谢研究

壳聚糖及其衍生物作为生物医用高分子材料已被广泛应用,研究其在动物体内的吸收降解是此类生物医用材料应用于人体的必要前提。壳聚糖即型水凝胶是以壳聚糖为主要材料制备的新型生物医用材料,可在体内降解吸收。以异硫氰酸酯(FITC)标记法研究了该水凝胶经大鼠腹腔注射后的吸收、降解和分布,为该水凝胶应用于体内提供实验数据。实验结果显示,壳聚糖即型水凝胶经大鼠腹腔注射后能够较快被腹腔吸收,并经血液转运至各代谢器官,在肝脏内有一过性的积累,在其它脏器内分布较少,其主要代谢途径是血液→肝脏→肾脏→尿液,在17d时,通过此途径排出的量占注射量的88%,排出体外的分子量均小于10kD。     

天津大学研制出新型水凝胶材料——帮助患者摆脱对外源性胰岛素的依赖

<正>Ⅰ型糖尿病是困扰全球3000万患者的慢性代谢疾病,目前尚无根治手段。每天定时注射外源性胰岛素是普遍采用的疗法。近日,记者从天津大学了解到,该校化工学院张雷教授课题组成功研发了一种新型水凝胶材料,其构建的人造胰岛可在糖尿病小鼠体内实现长效控糖。将健康胰岛包埋在生物材料中植入患者体内,替代失去     

生物植入材料及其发展中的重要问题—界面作用

一、生物材料概述 1.生物材料的定义及应用范围生物材料(Biomaterial)亦称植入材料(Implant),初步可定义为:可以植入于人体内部,代替某部份的功能,是可溶于水或不溶于水,可变质或不可变质的固体材料。植入材料有如下功用: ①代替人体内有病的或损伤的部份; ②作为人体先天缺损部份的代用品; ③有助于人体内组织的恢复; ④矫形及整容。 2.生物材料的分类①根据用途不同,可分为以下几类: a.整形及牙外科用生物材料; b.心血管及眼外科用生物材料; c.外科通用生物材料。②根据材料类别分: a.高分子材料如硅聚四氟乙烯海绵、聚甘油基丙烯酸酯(PGMA)、聚甲基丙烯酸酯(PMMA)、尼龙、硅橡胶等可用于感官和神经     

氨基酸基防污可注射自融合水凝胶的制备及其在术后防粘连中的应用（英文）

设计和制备具有优异防污能力的可注射防粘连材料对预防手术后组织和器官的粘连具有重要的意义.在此,我们将含有羟基的氨基酸衍生物引入水凝胶的制备中,通过N-丙烯酰丝氨酸(ASer)的自由基聚合制备了一种新型的氢键交联水凝胶(PASer).结果发现一个甲基取代基的存在会对分子间氢键相互作用产生明显的影响:与聚(N-丙烯酰苏氨酸)(PAThr)水凝胶相比,PASer水凝胶具有较低的成胶浓度和增强的力学性能.值得一提的是,亲水性羟基使PASer水凝胶能够有效抵抗蛋白质吸附和细胞粘附.PASer水凝胶具有优异的力学性能、可注射性、自融合性、良好的生物相容性和适宜的体内停留时间,符合临床对术后抗粘连材料的要求.体内研究实验结果表明,PASer水凝胶在建立的小鼠腹壁缺损模型中可以有效预防术后腹膜粘连发生.     

新型人工髓核材料 &mdash|&mdash|&mdash|果胶/聚乙烯醇复合水凝胶的制备及其溶胀性能

利用低频振荡、 冻融法制得果胶/聚乙烯醇复合 (Co PP) 水凝胶 , 采用红外光谱仪、 差示扫描量热仪、X射线衍射仪、 扫描电镜 , 表征其结构; 观察 Co PP水凝胶的溶胀性能 , 并探讨扩散模式及溶胀动力学。结果表明: Co PP水凝胶是一种多孔材料、 有两个结晶区 , 脱水后可再次水合、 溶胀 ; 水分子以菲克扩散模式渗入 Co PP水凝胶 , Co PP水凝胶的溶胀速率常数、 溶胀平衡时的质量溶胀率 (197. 38 %～252. 49 %) 、 体积溶胀率 (241.47 %～308. 93 %) , 均大于聚乙烯醇 ( PVA) 水凝胶。因此 , Co PP水凝胶具有溶胀快和溶胀率大等特点 , 可减小人工髓核假体植入时的尺寸 , 利于微创手术植入。     

新型水凝胶止血材料的研究进展

伤口的快速止血和愈合对于治疗意外事故出血具有重要意义。水凝胶作为一类极为亲水的多维网络结构凝胶，以其出色的流变性、粘附性和可注射性在止血材料方面极具应用优势，尤其在不规则创面和较深层伤口处有着其它形态材料不可替代的止血效果。天然多糖聚合物、蛋白质及合成类高分子聚合物等水凝胶因具备高吸水性、生物相容性、血细胞黏附性或激活凝血因子等功能在止血材料领域的应用受到广泛的关注，同时取得了较大的研究进展。对近年来各种水凝胶止血材料的制备和最新的应用研究成果进行全面综述，并对水凝胶止血材料的发展前景进行展望。     

西安交大找到类皮肤水凝胶创伤敷料

正近日从西安交通大学获悉:该校前沿科学技术研究院郭保林研究员课题组最新开发了一种具有易延展、耐压缩的多功能抗菌可注射水凝胶敷料,该成果近日发表在国际著名期刊《生物材料》上。皮肤损伤是人体最为常见的损伤之一,而不合理的治疗方案常常会危害人体健康,例如引发细菌感染,组织脱水,甚至更为严重的二次创伤。该水凝胶具有高粘合力,可以快速封闭任意形状的     

高润滑水凝胶的结构与吸附-排斥作用

水凝胶因具有与天然软骨材料相近的吸水性、高弹性及低摩擦性能,从而成为关节软骨的理想替代材料.介绍吸附-排斥模型及水凝胶的润滑行为,并论述水凝胶的本体结构与水凝胶润滑性能之间的关系.     

可注射海藻酸钙水凝胶的制备研究

海藻酸钙水凝胶因其良好的生物相容性广泛应用于组织工程支架材料的研究。以海藻酸钠(SA),碳酸钙,葡萄糖酸内酯(GDL)为原料,通过原位相转变制备可注射凝胶,用于软骨组织微创修复材料的研究。测定了单一变量条件下不同海藻酸钠浓度、f值(钙离子与羧基的摩尔比)及n值(葡萄糖酸内酯与钙离子的摩尔比)对海藻酸凝胶力学强度、溶胀率、浸提液pH值等的影响,从而获得各组分最适的配比;另外,通过原位接种软骨细胞,研究了软骨细胞在凝胶中的生长行为。综合海藻酸钙凝胶性能,最终确定海藻酸钠浓度为2.5%、f=0.5及n=0.6为最佳配比;细胞培养结果表明软骨细胞在凝胶中具有较高的活性且维持了其软骨细胞形态,证实了研究制得的海藻酸钙水凝胶是一种优良的可注射软骨组织工程支架材料。     

可降解水凝胶作为关节软骨修复材料的研究进展

可降解水凝胶因其良好的生物相容性和生物降解性被广泛用于关节软骨的修复和再生。本文以可降解水凝胶在软骨组织工程中的三类应用策略为主线,概述了用于原位成型可注射水凝胶的蛋白多糖类材料及纳米复合类材料;系统总结了传统工艺制造组织工程支架的优缺点及多种工艺结合的制备方法;重点归纳了近年来3D打印组织工程支架从纯软骨到骨/软骨一体化、从单层到多层的研究进展;最后分析了可降解水凝胶作为关节软骨支架材料在微观定向结构和生物活性功能化方面的局限性,并作出展望：未来开展多材料、多尺度、多诱导的高仿生梯度支架是关节软骨组织工程的一个重要研究方向。     

合成水凝胶材料在组织工程中的应用

水凝胶材料因其高保湿、高吸水等特点,在组织工程、生物医药等领域具有广阔的现实意义和应用前景,特别是作为药物缓释剂、组织填充剂、酶的包埋剂、人造皮肤等方面。按原料来源分,水凝胶材料可分为天然水凝胶材料和合成水凝胶材料。尽管天然水凝胶材料的生物相容性、生物降解性优于合成水凝胶材料,但合成水凝胶材料具有相对较高的机械性能,备受研究者青睐。近年来,如何将两种类型的水凝胶材料的优点结合在一起应用成为研究热点。大量关于水凝胶材料的改性研究相继开展,并取得了一定进展。主要概述了以聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺为基础合成的水凝胶材料的研究及发展状况,并对几种水凝胶材料进行了初步生物学评价,探讨了此类水凝胶在组织工程中的应用。     

天然多糖基载药水凝胶研究进展

近年来,水凝胶作为一种常见的高分子聚合物材料,因为其独特的三维结构、良好的生物相容性、可降解性和无毒性,使得其在生物医学领域,特别是在组织再生领域和在药物缓释方面得到了广泛的应用。水凝胶是由亲水性聚合物经水膨胀后形成的一种交联网络材料,其含水量、弹性、柔软性、力学强度及孔隙率均较高,适宜负载药物和细胞。而多糖通常也是无毒的、生物相容的,并显示出许多独特的理化性质,非常适用于水凝胶药物递送系统。主要以5种常见天然高分子材料为基础,介绍了近年来国内外相关多糖类载药水凝胶的研究进展,并对其性能进行了较为完备的分析和总结,以期为未来获得性能完备、可广泛用于临床治疗的仿生水凝胶材料提供一定的研究基础。     

组织工程用蛋白基水凝胶

水凝胶是在水中溶胀并保持大量水分而又不溶解的聚合物,与生物机体组织很相似.蛋白基水凝胶具有良好的生物相容性和生物降解性,在组织工程中的应用主要是恢复、维持或改善受损机体组织与器官的形态和功能,以达到修复再生的目的,被誉为下一代最具潜力的组织工程用生物材料.综述了组织工程用天然蛋白基和合成蛋白基水凝胶的研究进展,并指出了其优、缺点及发展方向.     

导电复合水凝胶的分类及其在柔性可穿戴设备中的应用

近年来，基于水凝胶的导电材料及其作为柔性可穿戴设备的应用引起了人们的广泛关注。柔性可穿戴设备不仅可以采集人体生理信号用于远程健康监测，还在人机界面、软机器人等方面展示出巨大的应用潜力。导电水凝胶所具有的良好导电性、高延伸性、可调柔韧性、生物兼容性和多重刺激响应性等优点使其成为制备柔性可穿戴设备的理想材料。到目前为止，各种导电材料被广泛用于制作导电复合水凝胶。本文根据导电材料对导电复合水凝胶进行分类，包括离子导电水凝胶(基于盐离子、离子液体、聚电解质等导电物质)、电子导电水凝胶(基于导电聚合物基、碳材料、MXene和金属等导电物质)两大类，并介绍了导电水凝胶在人体运动监测、健康监测、人机界面等柔性可穿戴设备中的应用进展。     

采用表面凝胶化技术制备超疏水性涂膜

采用表面凝胶化技术制备了超疏水性涂膜.在醇溶性氟化聚合物溶液中,在水量不足的酸性条件下,掺杂聚四氟乙烯(PTFE),得到了杂化复合溶胶.涂敷后,以表面凝胶化技术为手段,在涂层表面形成了微米和纳米相结合的阶层结构膜.TEM和XPS证实了凝胶化只在膜表面发生,SEM和AFM观察到膜表面的形貌与天然荷叶表面极其相似.该方法制备的涂膜对水的接触角高达155°,并具有良好的力学性能,可用于制备超疏水性功能化膜材料.     

生物体用Ti-5Al-2.5Fe合金的性能

钛因其强度高、耐蚀性好、生物相容性好而广泛用作生物材料,特别是钛合金人工齿根和人工关节作为实用的人体植入材料引人注目.但是小型且形状复杂的人体植入件用钛制造时,不仅材料成本高,而且加工费也很昂贵,对其推广应用是一个重要的问题.一种新的近终形成形技术--金属粉末注射成形法(MIM),可以大幅度地降低加工费用.因此,将MIM技术用于生物钛合金的制造是非常有意义的.     

Ⅰ型胶原/海藻酸钠/透明质酸复合水凝胶用于血管组织工程细胞负载与3D培养EI北大核心CSCD

胶原、海藻酸钠和透明质酸是天然来源的高分子材料,具有良好的细胞相容性与生物安全性,在细胞培养、组织工程、药物负载等方面具有广泛应用。单纯的胶原力学性能较差,将胶原与海藻酸钠制备成复合水凝胶材料后,可以通过调节海藻酸钠与Ca^(2+)交联程度来改变水凝胶支架的力学性能和孔隙率,模拟细胞培养的力学环境和细胞微环境。本研究通过PIUMA纳米压痕仪和DHR流变仪表征Ⅰ型胶原/海藻酸钠/透明质酸水凝胶的杨氏模量和溶胶-凝胶转变温度。并将内皮细胞与间充质干细胞在水凝胶微环境内进行3D培养,倒置荧光显微镜观察细胞培养0,3,5,7 d时细胞的活力情况,表征Ⅰ型胶原/海藻酸钠/透明质酸水凝胶的细胞相容性,并在内皮细胞与间充质干细胞培养0,1,4,6 d时,观察内皮细胞的迁移、成血管情况,在培养1,6,9 d时,观察内皮细胞的生长扩散情况。结果表明:水凝胶杨氏模量为(600±81)Pa,水凝胶的溶胶-凝胶转变温度为23.2℃。细胞培养0,3,5,7 d时,活力持续增强,培养4,6 d时,观测到共培养下内皮细胞的迁移,培养1,6,9 d时,水凝胶内的内皮细胞球体持续生长扩散。本工作表明,Ⅰ型胶原/海藻酸钠/透明质酸水凝胶对内皮细胞与间充质干细胞具有良好的细胞相容性,可用于细胞3D培养的理想支架材料。水凝胶的杨氏模量和溶胶-凝胶转变温度对细胞活力无损害,可作为研究血管新生的相关体外模型,在血管组织工程研究中具有重要的应用前景。     

壳聚糖基可注射纳米复合凝胶的制备及表征

传统的水凝胶支架面临伤口创伤、感染以及对缺损部位不适应等问题,从而导致支架的失效。可注射温敏水凝胶在注射前为流动的液体,通过注射器注入皮下组织或肌肉组织后,可在注射部位原位凝胶化,具有微创易治疗、可修复深层组织损伤、不破坏修复区供血等优点。通常血管内皮生长因子(VEGF)和基质细胞衍生因子-1(SDF-1)的半衰期较短,若将其装载到纳米颗粒复合凝胶中则可起缓释效果。因此实验制备了壳聚糖基水凝胶,保持壳聚糖和明胶体积比不变,通过加入不同体积的β-甘油磷酸钠,制备出不同组分的壳聚糖基温敏水凝胶体系,研究了不同凝胶的成胶时间、孔隙率以及细胞毒性;并制备了壳聚糖和岩藻聚糖的纳米颗粒,对VEGF和SDF-1进行了装载,并对纳米颗粒的粒径、电位及因子释放做了检测。结果表明壳聚糖基水凝胶具有温敏性且增加β-甘油磷酸钠的量会降低凝胶时间,凝胶电镜观察呈三维网络状,无细胞毒性;纳米颗粒粒径分布较均匀且稳定,在凝胶中有缓释效果。因此,制备安全可靠、有合适响应速度的壳聚糖基纳米复合水凝胶是提高材料性能的一种有效方式,将为今后满足不同需求的医用生物材料提供新的研究方向。