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。     

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。     

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.     

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。     

导电水凝胶在柔性可穿戴传感器的应用研究进展

目的 概述导电水凝胶在柔性可穿戴传感器方面的研究情况,挖掘其作为传感器件的应用潜能。方法 查阅大量相关的文献,对导电水凝胶在柔性可穿戴传感领域的最新进展进行归纳与总结。按水凝胶网络分类的4种导电水凝胶,总结归纳其设计、合成、结构和潜在应用。讨论导电水凝胶的导电性、力学性能、黏附性、防冻性能、自愈性能和各式响应性等功能性能的影响因素,总结自黏性、防冻性、自修复和其他多种优秀性能的柔性可穿戴传感器。结论 导电水凝胶是一种具有多功能的独特刺激响应性的功能材料,在柔性可穿戴传感领域进行深入探究具有重大意义。     

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。     

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。     

宁波材料所在智能荧光高分子水凝胶的材料构建及其功能协同方面取得新进展

<正>近年来,中国科学院宁波材料技术与工程研究所智能高分子材料课题组陈涛研究员、路伟副研究员在智能荧光高分子水凝胶的分子设计与材料构建方面开展了大量的基础研究工作,并探索了其在传感检测和仿生驱动方面的应用。例如,通过以滤纸为基底构建了一种Hg~(2+)响应性的荧光高分子水凝胶复合材料,其可以协同滤纸的毛细作用和水凝胶的超亲水特性,实现水溶液和食品中Hg~(2+)的快速和高灵敏性检测;通过构建一种基于萘酰亚胺荧光团的pH响应性高分子水凝胶,其不仅可用于水环境pH值的检测,还可以利用离子印染的方法来实现水凝胶表面荧光强度的时空调控;利     

青岛能源所开发出新型聚氨酯材料

<正>聚氨酯水凝胶兼具水凝胶和聚氨酯的优点,机械强度高,性能调控范围广,广泛应用于生物医学及工业领域。其中,高抱水量、高机械强度的单组份聚氨酯水凝胶具有施工方便、生态环保等优势,可作为一种优异的高分子聚合物固沙材料,用于荒漠化治理、边坡生态防护、水土流失防治等领域。虽然国内也有此类聚氨酯材料相关研究报道,但尚不能合成该材料,而主要依赖于进口。近日,中国科学院青岛生物能     

基于纤维增强和磁场诱导构建坚韧、抗疲劳各向异性水凝胶及其性能研究（英文）

生物组织(如肌腱、软骨等)不仅具有优异的强度、模量和韧性,而且具有长期稳定性,可承受数百万次高应力循环而不断裂,其疲劳阈值超过1000 J m^-2.相比之下,尽管合成水凝胶在强度、模量、韧性和其他性能方面与天然软组织相当,但这些增韧水凝胶仍然会在反复循环载荷下遭受疲劳断裂,其疲劳阈值通常低于100 1 m^-2.在本工作中,我们报道了一种简单的策略,用于开发韧性和抗疲劳的各向异性水凝胶,其疲劳阈值超过常规水凝胶的100倍.各向异性水凝胶通过两步工艺合成,包括磁场定向工艺形成优先排列的PDA-Fe₃O₄-CF纤维结构,以及冷冻解冻-退火工艺处理.优先排列纤维结构和高结晶度的协同作用使各向异性水凝胶具有超高的强度和韧性、优异的摩擦学性能和非凡的抗疲劳性能.各向异性水凝胶的抗拉强度、抗压强度和疲劳阈值分别高达11.82±0.85 MPa、5.95±0.35 MPa和1845 J m^-2,显著高于大多数生物凝胶和合成水凝胶.因此,本研究为制造性能优异的软材料提供了一种可行的方法,拓展了软...