两亲性共聚物热致水凝胶

随温度升高发生溶胶-凝胶转变的热致水凝胶是一类重要的可注射的生物医用材料.当其相转变温度处于或高于室温而低于体温时,该类材料可在室温或低温下负载药物或细胞,并在注射入人体后原位形成凝胶,成为药物持续释放的储库或细胞生长的支架.目前,常见的热致凝胶化的聚合物包括聚乙二醇(PEG)/聚多肽嵌段共聚物、聚有机磷腈,以及PEG/聚酯嵌段共聚物等.本综述侧重于复旦大学生物医用材料课题组在PEG/聚酯类可注射性热致水凝胶方面的研究进展,并结合国内外其他课题组的相关研究,介绍了此类材料性能的调控规律、凝胶化机理,以及潜在的医学应用.     

一种新型可注射性组织工程水凝胶的双组分引发体系细胞毒性的负协同效应

化学交联水凝胶有望成为一类新型可注射性组织工程水凝胶, 但是合适的、低毒性的引发体系是其瓶颈. 为了考察此类化学交联水凝胶的可行性, 本文对过硫酸铵(APS)/四甲基乙二胺(TEMED)氧化还原引发体系的体外细胞毒性进行了初步研究. 首先考察了不同引发剂浓度对大单体自由基聚合反应速率的影响, 以保证所考察的引发体系的剂量足以导致在体温和水环境中迅速凝胶化. 采用MTT定量检测和光学显微镜直接观察的方法研究了引发体系对NIH/3T3细胞的细胞毒性. 发现上述两种化学物质的细胞毒性呈现负协同效应, 即APS/TEMED组在高剂量时的细胞毒性比单独使用APS或TEMED还要低.     

氨基酸残基手性对肽基水凝胶性能的影响

肽基水凝胶作为一种可降解、生物相容性良好的生物材料,其氨基酸残基手性对水凝胶性能具有显著影响.一般情况下,在水凝胶骨架中引入D型氨基酸残基会增强水凝胶对蛋白酶水解的抵抗性,以及增强材料在宿主体内的免疫响应.同时,不同残基手性也会对细胞行为,如干细胞分化、骨修复,以及水凝胶的凝血、抗菌和抗肿瘤性能产生明显的影响.本文综述了近年来氨基酸残基手性在影响肽基水凝胶性能方面的研究,针对开环聚合获得的聚肽和缩合方法(包括固相合成)制备的寡肽与多肽等材料,重点阐述了氨基酸残基手性对肽分子及其水凝胶的二级结构、凝胶化性能、降解、免疫响应等性质,以及体外细胞行为、体内组织再生、抗菌性能和抗肿瘤作用等生物医学应用方面的影响.     

基于表面微图案化技术研究细胞取向

近年来, 利用条纹状图案化表面研究细胞取向成为一种独到的手段. 采用了光刻转移技术在聚乙二醇(PEG)水凝胶的表面进行金(Au)的图案化修饰, 这种方法可以得到稳定的具有显著细胞黏附反差的微图案化表面. 利用该图案化表面技术引导细胞黏附后的取向, 进而基于细胞的显微照片定义了5个参量, 并进行了统计. 发现随着条纹间距的增加, 细胞的取向度, 长短轴比以及金条纹上的细胞占有率均逐渐增大,而单细胞的铺展面积总体呈减小趋势, 但它们随条纹间距增大而发生突然变化的区域并不完全一致; 同时黏附细胞在金条纹上的有效黏附比呈现非单调变化. 5个统计参数组合在一起, 良好地描述了细胞在条纹表面黏附后的取向. 条纹状Au-PEG水凝胶复合图案表面的利用以及相应参量的统计和比较为今后研究细胞在生物材料表面的取向行为提供了一种有效的模型化方法.     

酸诱导的杂种聚合体系

丙烯酸酯如四甘醇的二丙烯酸酯(T_4EGA)可通过游离基聚合而固化,六甲氧基甲基三聚氰胺(HMMM)和多元醇如三甘醇(T_3EG)在特殊酸催化剂作用下可因醚交换反应而交联固化。我们发现不加游离基引发剂,只用潜酸催化剂反-2-羟基环己基对甲苯磺酸酯(Ⅰ)或我们新合成的一种二对甲苯磺酸酯(Ⅱ)便可使T_4EGA与HMMM/T_3EG的混合体系固化,其固化速度(用凝胶时间表示)高于在相同催化剂浓度下的     

瞬态水凝胶的研究进展

生命体通过生物化学燃料驱动的分子瞬态组装与解组装来控制重要的细胞功能,例如细胞内肌动蛋白的可逆形成等.受此启发,科学家将非平衡过程引入水凝胶体系中,获得了智能胶体材料-瞬态水凝胶.瞬态水凝胶是人工设计的非平衡态胶体分散体系,由于体系内部的化学反应可自发地转化为溶胶.目前该领域研究的重点主要集中在瞬态凝胶体系的拓展以及空...     

冻干人血小板复水过程的优化研究

血小板临床应用供不应求, 迫切需要一种长期稳定的保存方法. 冷冻干燥为血小板的长期稳定保存提供了一种理想方法. 其中, 复水过程是冻干血小板活性恢复的一个重要环节. 研究了1和2 mL冻干血小板样品的复水过程, 包括在37℃水蒸气中预复水不同的时间(15, 30 60, 90, 120和150 min)以及不同浓度的复水溶液(25%, 50%, 75%和100%的血浆)对细胞恢复率、MPV(血小板平均体积)和PDW(血小板分布宽度)的影响. 同时, 对预复水过程中冻干血小板样品的质量变化进行了研究. 实验得到最佳复水条件为: (1) 对1和2 mL冻干样品, 最佳预复水时间分别为15和90 min; (2) 75%血浆溶液可作为最佳复水溶液. 在此条件下复水后的冻干血小板形态恢复正常, 超微结构保持完整, 对凝血酶(1 U/mL)的聚集率达到新鲜血小板的82.8%. 该研究结果对人血小板冷冻干燥保存的研究具有重要意义.     

羟丙基甲基纤维素凝胶模板合成碳酸钙晶体

在羟丙基甲基纤维素(HPMC)水凝胶中合成了碳酸钙晶体. 利用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等检测手段对所得的复合碳酸钙进行了形貌与结构表征. 结果表明, 水凝胶中的多羟基基团有利于文石晶体的形成. 而在缺乏多羟基基团的甲基纤维素水凝胶以及不含凝胶的空白体系中并没有文石的产生. 实验中观察到玉米棒状碳酸钙晶体, 进一步研究推断, 此种特殊的晶体形貌与HPMC水凝胶网络中大分子的特殊组合形式有着密切的关系.     

酶催化聚合与原子转移自由基聚合相结合的方法合成三嵌段共聚物

固定化酶Novozyme-435催化1, 10-癸二酸/1, 10-癸二醇酶促缩聚得到端基都是羟基的聚酯(PSD), 用a-溴代丙酰溴将聚酯的端羟基官能化形成双官能度引发剂, 在CuCl/bpy体系中, 与苯乙烯进行原子转移自由基聚合反应(ATRP)得到三嵌段共聚物: 聚(苯乙烯)-聚(1,10-癸二酸/1,10-癸二醇酯)-聚(苯乙烯)(PSt-_b-PSD-_b-PSt), 通过核磁共振(NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)对其聚合物结构、分子量(分布)进行了表征.     

一种由其离子液体制备的新型纤维素水凝胶

纤维素能很好地溶解在AMIMCl这种离子液体中. 将溶解后的纤维素AMIMCl离子液体溶液与水交换后可得到一种透明的纤维素水凝胶(图1). 傅里叶变换红外光谱、元素分析等测试表明, 这种纤维素水凝胶中只含有再生纤维素和水, 而无其他成分. 利用紫外-可见光光度计测量了浓度为15和25 mg/mL的水凝胶在350~700 nm波长范围内的透光率, 两种浓度水凝胶的透光率差别不大, 2 mm厚的水凝胶的透光率在650 nm波长处可达到80%. 本文利用压缩强度来衡量凝胶的力学性能, 分别测试了10, 15, 20 和30 mg/mL纤维素水凝胶的压缩强度, 发现水凝胶的压缩强度随着凝胶的浓度增加而升高, 其中30 mg/mL 的水凝胶在形变为52.5%时其压缩强度可达到0.6 MPa. 本文还研究了凝胶的耐腐蚀性能和耐热性能, 发现纤维素水凝胶有着优异的耐腐蚀性和较好的耐热性. 纤维素水凝胶在腐蚀性溶液中浸泡3 d后, 其压缩强度与未处理的凝胶相比几乎无变化; 经沸水煮过的纤维素水凝胶形状未发生变化, 只是力学强度有一定的损失. 水凝胶经冷冻干燥去除水分后, 用扫描电子显微镜(SEM)观察了干态凝胶的表面和断面形貌. 水凝胶的表面和断面结构差别很大, 水凝胶的表面结构比内部结构致密得多, 凝胶表面由尺寸为20~60 nm的孔组成. 这种价格低廉、无毒、各项物理性能良好的透明纤维素水凝胶有望用于生物组织材料以及纳米级过滤材料.     

PLGA及PLGA/β-TCP支架的降解对细胞生长的影响

在聚(L-丙交酯-co-乙交酯)(PLGA)和PLGA/β-磷酸三钙(β-TCP)多孔支架上种植成骨细胞, 考察支架对细胞活性的影响, 重点研究静/动态体外降解一定时间(4, 8, 12周)后的PLGA和PLGA/β-TCP支架上细胞的增殖情况. 结果表明, PLGA和PLGA/β-TCP两种支架均具有良好的细胞相容性, 可为细胞的生长提供良好的模板, 但PLGA的降解会影响细胞的活性, 且细胞活性随支架降解程度的增加而降低.     

聚乙二醇对PEDOT-PSS导电性能的影响

通过共混法将不同浓度的聚乙二醇(PEG)加入聚二氧乙基噻吩/聚对苯乙烯磺酸(PEDOT-PSS)中制备了PEDOT-PSS/PEG复合膜. 采用四探针法测量复合膜的电导率. 实验结果表明聚乙二醇的加入明显影响PEDOT-PSS的电导率. 随着聚乙二醇浓度的增加, 复合膜的电导率迅速增加至最大值, 然后缓慢下降. 而且, 聚乙二醇分子量和环境温度对复合膜的电导率也影响很大. 在lnσ_DC和T^-1/2之间存在一个良好的线性关系.     

丙烯酸γ-烷氧基β-羟丙酯的合成及聚合

生物医用的合成水凝胶聚甲基丙烯酸β-羟乙酯[P(HEMA)]的研究在文献中已有较多的报道。关于在酯基上既有亲水性的羟烷基又有烷氧基的丙烯酸酯的合成及聚合,则报道的较少。Mikhailov等首先由甲基丙烯酸与γ-烷氧基环氧丙烷或γ-芳氧基环氧丙烷之间的开环加成反应合成了一些甲基丙烯酸γ-烷氧基β-羟丙酯或甲基丙烯酸γ-芳氧基β-羟丙     

仿生水凝胶结构特性的超分辨率荧光成像

基于聚异氰缩氨酸合成的热功能化的仿生水凝胶具有与细胞骨架中的肌动蛋白丝、中间丝相同的结构特性,在生物医学领域中具有广阔的应用前景.本文将荧光探针分子ALEXA647标记在仿生水凝胶的聚合物链上,利用全内反射荧光显微镜进行荧光成像,并采用超分辨率光学波动成像的方法(SOFI)对仿生水凝胶的荧光成像进行超分辨率成像分析.通过SOFI成像及反卷积处理获得了高分辨率、高信噪比和高对比度的仿生水凝胶荧光成像.SOFI成像使得水凝胶的网状结构和各聚合链之间的绑定方式实现了可视化,研究发现较高的聚合物链溶液浓度不会形成更粗的聚合链绑定,而是使绑定形成的网状结构的孔径更小.另外观测了溶液环境下的仿生水凝胶的特性.     

哺乳类细胞受照射后DNA损伤修复中的“二次损伤”现象及其机理初探

应用彗星法研究了小鼠乳腺癌细胞SX_9受照后DNA损伤修复动力学曲线 ,观察到细胞受照后出现损伤_修复_再损伤_再修复的“二次损伤”现象 .进一步研究表明 ,聚腺苷二磷酸核糖聚合酶 (poly(ADP_ribose)polymerase,PARP)的抑制剂 3_氨基苯甲酰胺 (3_AB)可改变“二次损伤”的进程 ,因而对“二次损伤”现象与PARP对DNA损伤的识别、结合与脱离之间的内在联系及PARP在这个过程中的作用进行了初步的探讨 .     

中相微乳液的形成和特性——Ⅳ.表面活性剂复配及醇和油的影响

微乳液可分为单相区微乳液和多相区微乳液.前者表示微乳液体系是独立的一个相;后者表示微乳液必需与另外一个相(油相或水相),或者二个相(油相和水相)同时共存.在三个相中,微乳液处于中间,称之中相微乳液.在中相微乳液中,若两种增溶参数相等,即 V/W_s(每克活性剂增溶油的毫升数)等于V_W/W_s(每克活性剂增溶水的毫升数)时,该体系称之最佳中相微乳液.此时体系中所含 NaCl     

用于油田堵水的聚丙烯酰胺/改性氨基树脂-聚氨酯复合网络聚合物

油井出水是油田开发中存在的一个普遍问题,国内外对堵水均相当重视,研究新型、高效堵水剂是近年来我国油田中后期开发控水稳油的重要技术措施.作为高效堵水剂,它可形成凝胶,在水中逐步溶胀、堵水,但油能通过,且抗压强度适宜、耐温,堵后有效期长.显然这些性能要求,只有堵水剂能形成复合网络结构才能满足.据此,我们采用聚丙烯酰胺(PAM)胶乳与苯酚改性氨基树脂和改性聚氨酯在无机填料(膨润土、CaCO_3、水泥、漂珠等)存在下,分别由Na_2Cr_2O_7和甲醛的酸性交联,形成复合聚合物网络(PAM/M(UR-PU)CPN),本文考察了CPN网络的形成、凝胶特性、抗压强度和耐热性能.     

基于聚乙二醇-聚乙烯亚胺与超顺磁性氧化铁的前列腺癌靶向核磁共振显像纳米探针

采用单甲基醚聚乙二醇(mPEG-OH)接枝支化聚乙烯亚胺(hy-PEI), 得到水溶性共聚物聚乙二醇接枝聚乙烯亚胺(mPEG-g-PEI), 通过配体交换的方法包裹超顺磁性四氧化三铁纳米粒子(SPIO), 再通过功能化的聚乙二醇(mal-PEG- COOH)与活化的前列腺干细胞抗原(PSCA)单克隆单链抗体结合, 获得前列腺癌细胞靶向核磁共振显像纳米探针. 研究表明, 负载超顺磁性四氧化三铁纳米粒子的聚乙二醇接枝聚乙烯亚胺(mPEI-g-PEG-SPIO)的粒径约为50 nm, 能显著提高对前列腺癌细胞的特异性输送效率, 从而显著地降低前列腺癌细胞的核磁共振成像(MRI)T2信号强度, 增强对前列腺癌的识别效率, 有可能成为一种前列腺癌MRI早期诊断新型纳米探针或者基因治疗中一种MRI可见的核酸输送载体.     

PTT/PBT共混体系的动态流变行为研究

文章研究了聚对苯二甲酸1,3-丙二酯/聚对苯二甲酸1,4-丁二酯(PTT/PBT)共混物在熔体状态下的流动行为.PTT/PBT共混物的复数粘度随着PBT含量的变化出现了正-负偏差,曲线成S形,在PBT含量为10%时复数粘度出现极小值之后升高,在PBT含量为90%时出现极大值.当PBT含量在0～60%之间时,复数粘度出现负偏差,PBT含量大于60%后出现正偏差.这表明在共混体系中相逆转出现在大约PBT含量为60%时.流动曲线中出现一个平台区,PBT含量在30%～50%之间,这与两种组分形成共连续相有关.共混物的储能模量和损耗模量的变化规律与复数粘度的相似.     

基于BAC同源重组高效构建小鼠胚胎干细胞Nanog基因报告体系

Nanog是最新发现的一个在胚胎干细胞(ES细胞)中特异表达, 并在保持ES细胞多能性的机制中有重要作用的转录因子. Nanog基因的表达能非常灵敏地随ES细胞的分化而下调, 使之成为指示ES细胞多能性最理想的标志基因之一. 本研究基于细菌人工染色体(bacterial artificial chromosome, BAC)同源重组技术, 并改进了将报告基因敲入目的位点的重组方案, 高效构建了小鼠ES细胞(mES细胞)的Nanog/EGFP报告体系. 基因打靶后的mES细胞具有与其源mES细胞相同的特性, 并能稳定地将Nanog与EGFP (enhanced green fluorescence protein)的表达偶联. 此报告体系能通过EGFP的表达有效报告Nanog基因的表达水平, 从而对mES细胞分化或未分化状态作出明显指示. 本研究为mES细胞自我更新和分化的研究提供了一个理想的实验体系, 不仅能用于进一步优化mES细胞的培养体系, 对研究Nanog的表达调控及其与其他维持mES细胞多能性的因子和途径之间的关系也有深远的意义.