刺激响应性短肽水凝胶研究进展

随着现代化工技术的不断进步,刺激响应性水凝胶越来越受到科研人员的关注。刺激响应性短肽水凝胶可在外界的刺激包括pH值、温度、光和酶等物理和化学因素下做出相应的表现,控制其化学构象或理化性质的改变,对所受到的刺激做出相应的响应。对其独特性质进一步研究,将其运用于生物传感、药物控释和组织修复等医学领域,有着较好的发展前景。本综述介绍了该类水凝胶的制备原理、相应的刺激响应类别和医学运用。

聚乙烯醇/聚丙烯酸水凝胶的电刺激响应性研究

通过冰冻 -解冻循环方法制备了物理交联水凝胶聚乙烯醇 (PVA) /聚丙烯酸 (PAA) ,研究了该水凝胶在直流电场作用下的弯曲响应性质。考察了不同浓度和组成的凝胶在 0 .0 1mol/ L Na2 CO3 电解质水溶液中 ,作用电场的电场强度对凝胶弯曲速率的影响 ;以及电解质溶液的浓度对凝胶弯曲速率的影响。

智能纳米水凝胶的刺激响应性研究进展

智能纳米水凝胶在药物输送与可控释放、医学诊断、生物传感器、微反应器、催化剂载体等方面有良好的应用前景。结合本课题组近年来的研究成果,分别介绍了具有温度刺激响应性、pH刺激响应性、光刺激响应性、磁场刺激响应性、分子识别刺激响应性和多重刺激响应性智能纳米水凝胶的研究进展。另外,对这几种智能纳米水凝胶目前存在的问题和今后的发展方向提出了一些粗浅的看法。

刺激响应性聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯水凝胶

以二甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂,甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯为单体,分别采用普通自由基聚合和原子转移自由基聚合合成交联聚甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯(PDMAEMA)。由于PDMAEMA同时呈现温度、pH和离子强度敏感性,文中研究了离子强度、pH值对交联PDMAEMA在水溶液中的溶胀比、体积相转变温度(TVPT)的影响。实验结果表明,PDMAEMA水凝胶的溶胀度随着离子强度和pH值的增大而减小;溶液离子强度的改变导致体系中的水状态发生改变,TVPT也随之改变;在酸性条件下TVPT随着pH值的增加而降低。

智能型水凝胶的合成及其刺激响应性

本文综述了智能型水凝胶的制备方法及该凝胶对环境的刺激响应性，重点介绍了该凝胶的温敏效应、压敏效应、光敏效应及直流电场效应。该类凝胶具有传感、处理和执行功能，作为智能材料具有良好的应用前景。

刺激响应性水凝胶的研究

刺激响应性水凝胶在药物缓释、物质分离提纯等领域应用广泛,能响应温度、pH、光、电场和磁场等外界环境因素变化,介绍了智能凝胶的结构特点和近期研究进展,并展望了智能凝胶的应用前景.

刺激响应性水凝胶的研究现状及发展趋势

刺激响应性水凝胶在药物缓释、物质分离提纯等领域得到了广泛的应用,文章介绍了能响应温度、pH、光、电场和磁场等外界环境因素变化智能凝胶的结构特点和近期研究进展,并展望了智能凝胶的应用前景。

天然高分子基刺激响应性智能水凝胶研究进展

天然高分子基水凝胶具有优异的生物相容性、可降解性及生物学特性,因此在生物医药领域得到深入研究,而柔性器件、仿生材料等尖端产业的迅猛发展则进一步拓展了它的应用领域。刺激响应性水凝胶是指在周围环境刺激下凝胶网络发生形变、相变,进而产生溶胀-收缩或凝胶-溶胶转变的一类智能高分子材料。具有特异响应性的官能团、材料与天然高分子的结合,通常是赋予凝胶刺激响应性的主要方法。传统水凝胶材料虽已有产品面世,但部分产品仍存在以下问题:(1)含有大量合成高分子材料,且高分子材料合成工艺复杂、能耗大、成本高;(2)凝胶生物相容性和可降解性不理想,不适用于体内植入物等高端医用领域;(3)凝胶成型后性能单一且不可变,无法做到“智能”响应外界刺激,使用领域严重受限。与传统水凝胶相比,刺激响应性水凝胶因拥有空间、时间上的敏感性而引起人们的广泛关注。相关产品具有多重、可变、可控的性能,大大拓宽了其应用领域。近年来,天然高分子材料的蓬勃发展,则为刺激响应性水凝胶增添了新的机遇。目前,国内外学者对天然高分子基刺激响应性水凝胶的研究主要集中于:(1)开发具有优异基础性能并兼具良好生物相容性、生物可降解性的高端生物医用材料;(2)注重天然高分子结构改性,赋予材料多重刺激响应特性,制备具有多功能、可多领域应用的水凝胶;(3)新的非接触型刺激源的开发与利用;(4)已知具有确切疗效产品的临床转化。本文根据不同刺激源(物理刺激、化学刺激及生物化学刺激)重点介绍了以天然高分子为基底材料,具有温度响应、光响应、压力响应、电响应、磁响应、pH响应、氧化还原响应、离子响应、糖响应及酶响应水凝胶的设计方法、行为机理及其最新应用研究进展,并对该类水凝胶未来的研究方向进行了展望。

一种多重刺激响应性多色荧光水凝胶的制备

基于分子结构设计理论,设计并合成了一种结构新颖的吡啶羧酸类荧光配体甲基丙烯酸-2-(6-脲基吡啶羧酸)-乙酯(UPA).采用自由基聚合法,以UPA和磺酸甜菜碱型两性离子3-[(3-丙烯酰丙基)二甲胺基]丙基-1-磺酸内盐(DMA)为单体,无机黏土为物理交联剂,通过光固化将荧光配体引入水凝胶结构中,再经过Eu3+或Tb3+配位后,在水凝胶中形成镧系配合物,构筑了机械强度高、自修复速度快、刺激响应性多(温度、 pH、离子强度等)且发光效率高的新型智能稀土杂化水凝胶材料,解决了稀土发光材料在水相中稳定性差、易荧光猝灭以及传统水凝胶力学性能差、功能性单一等问题,为信息防伪、生物成像及荧光标记等领域材料的制备提供了新思路.

生物分子识别响应性水凝胶及其智能给药系统

生物分子识别响应性水凝胶是模拟生命活动过程中的分子识别现象,能识别特定生物分子而产生刺激响应性的智能高分子材料.用它构筑的智能系统类似于具有反馈和平衡功能的生物系统,在生物工程和生物医学领域有非常诱人的应用前景.对能识别特定生物分子,如葡萄糖、酶、抗原、核酸等,产生刺激响应的智能水凝胶的制备及其在智能给药系统中的应用研究情况进行了详细介绍.这些内容有助于更好地理解生物分子识别响应性水凝胶的结构和功能,另外也为发展新型智能给药系统提供了很好的思路.

短肽水凝胶RADA16结构特征及在生物医学中的应用研究与进展

背景:与传统生物材料相比,自组装短肽RADA16具有含水量高、结构稳定、生物相容性好及降解产物无毒等优点,近几年在细胞三维培养、组织修复、快速止血及药物/蛋白缓释等生物医学领域具有良好的应用前景。目的:综述短肽水凝胶RADA16基本结构与性能特点及其在生物医学领域的研究进展。方法:应用计算机检索CNKI,Medline及PubMed数据库2005年至2017年关于自组装短肽水凝胶RADA16的文献,中文检索关键词为"自组装短肽水凝胶;RADA16;支架;组织修复;止血;药物/蛋白缓释",英文检索关键词为"self-assembling peptide hydrogel;RADA16;scaffold;tissue repair;hemostasis;drug/protein release"。结果与结论:生理介质或特定盐溶液条件下,自组装肽类分子能够自发形成独特的β-折叠构型,并自组装成纳米纤维,作为新型组织工程支架材料不仅解决了细胞-材料界面不相容的问题,还具备有效模拟细胞外基质、提高细胞生物活性和维持三维环境等优势,RADA16自组装短肽及其衍生肽在三维细胞培养、组织修复、止血以及药物/蛋白缓释等方面展示了良好的开发应用前景,同时也面临诸多挑战,例如如何与新型生物高分子的整合及如何控制损伤靶点等。

环境响应性自组装多肽水凝胶的研究进展

环境响应性自组装多肽水凝胶是一类由自组装多肽形成的、能够根据环境改变而做出相应变化的智能水凝胶。由于其具有可降解性、生物相容性及合成的多样性等优势,近年来受到了广泛的关注。文章总结了4种不同环境响应性水凝胶的发展、自组装多肽的研究以及这类自组装多肽水凝胶形成的机制,对环境响应性自组装多肽水凝胶的发展和应用具有重要意义。

自组装短肽水凝胶:止血效应与机制研究进展

背景:自组装短肽水凝胶作为一种新型的生物材料,被广泛应用于组织工程、药物释放、止血和抗菌剂等方面。目的:总结近年来自组装短肽水凝胶材料在不同出血模型中的止血效应和机制研究进展。方法:以"自组装短肽,水凝胶,止血,外伤;self-assembling peptide,hydrogel,hemostas is,trauma"为检索词,检索PubMed、CNKI、万方数据库2000至2018年发表的相关文献。结果与结论:自组装短肽材料具有可编程、黏弹性好、生物相容性高和低免疫原性等特性;自?组装短肽?在生理条件下可形成纳米纤维水凝胶,表现出良好的生物相容性,在不同外科手术伤口中,水凝胶可形成物理屏障,发挥止血效果,而不与凝血级联相互作用或受凝血级联影响,快速有效地控制出血而不伤害周围组织或细胞。合理利用短肽的抗菌和药物缓释特性,在保证快速止血效应的同时,改善伤口微环境,联合生物活性分子共同促进伤口愈合,是现阶段自组装短肽材料的重点研究方向之一。

荧光水凝胶基信息储存材料的构筑及其加密性能研究进展

基于传统储存介质的信息常常以静态形式显现,无法面对当下伪造、仿制技术带来的挑战。因此,荧光水凝胶——一类具有优异的刺激响应发光特性,结构和功能易于设计和调控的智能响应类“软材料”,由于其能够在特定的外界刺激下呈现颜色的变化或者形状的改变,因而在信息安全和防伪领域引起了广泛的研究兴趣。本文概述了荧光水凝胶基信息储存材料的构筑历程,详细归纳了信息加密与保护模式从单级加密到多级加密(三维加密平台和迷惑信息加密)模式,再到具有时变效应的动态加密模式的阶段性演变。最后,就荧光水凝胶的构筑方法和信息加密应用方面,深入讨论了其面临的挑战、机遇和未来发展前景。本综述旨在促进荧光水凝胶基信息储存材料及其加密性能的进一步发展,为未来更智能、安全型信息加密体系的研发提供思路。

自组装短肽水凝胶与骨组织构建

背景:与传统生物材料相比,自组装短肽水凝胶具有良好的生物相容性、低免疫原性、高含水量及降解产物可被机体重吸收利用等优点,在细胞三维培养、药物/蛋白缓释和组织工程等方面有广泛的应用。目的:简述自组装短肽水凝胶在骨组织工程中的研究进展。方法:应用计算机检索中国生物医学文献数据库、CNKI数据库、PubMed数据库及Elsevier数据库中2000至2019年发表的相关文献,中文检索关键词为“自组装短肽,水凝胶,骨缺损,成骨细胞,骨组织工程,生物材料”,英文检索关键词为“self-assembling peptides,hydrogels,bone defect,osteoblasts,bone tissue engineering,biomaterials”。结果与结论:自组装短肽水凝胶的结构类似于天然细胞外基质,具有可编程、成本低、生物相容性良好、降解产物无毒性等优点,能够增强间充质干细胞和小鼠胚胎成骨细胞前体细胞MC3T3-E1及其他种子细胞的增殖和成骨分化,促进骨组织愈合与再生,可作为骨组织工程中的支架材料参与骨缺损的修复。但自组装短肽水凝胶低pH值有损伤细胞的可能,因此需设计出不同的生物活性序列对短肽进行改造,从而提高其生物活性、生物相容性和生物稳定性。

智能性水凝胶

“智能”材料具有传感、处理和执行功能，水凝胶作为智能材料其应用前景良好。本文综述了智能水凝胶的近期研究发展，以Ｆｌｏｒｙ的溶胀理论着重探讨了刺激响应性，并介绍了化学机械现象及凝胶相转变。

水解聚丙烯腈／大豆分离蛋白凝胶纤维的电刺激性能

采用水解聚丙烯腈(HPAN)和大豆分离蛋白(SPI)的共混水溶液复合得到纺丝原液,用自 制纺丝设备挤到含一定量戊二醛和浓硫酸的饱和Na2SO4水溶液的凝固浴中,交联成型、拉伸干燥得到 HPAN／SPI响应性水凝胶纤维,研究了电刺激性能．结果表明,在电解质溶液中非接触直流电场作用下, HPAN／SPI水凝胶纤维具有电流刺激-响应性,表现为凝胶纤维弯曲现象．随着凝胶网络中-COOH 含量的增加,纤维的弯曲度成阶段性增加,较高的聚丙烯腈含量使这种变化更为明显．HPAN／SPI水凝胶 交联度、离子强度和pH的变化使得弯曲先增大后减少．在非直流电场的作用下,在ωPAN=0．6,Na2SO4 浓度为0．10 mol／L,pH=11水溶液中,电场强度为20 V时凝胶纤维的弯曲率达到极大值．该比例的 HPAN／SPI凝胶纤维在Shiga凝胶弯曲理论中的Y取极大值．

智能型AMPS/DMAEMA水凝胶的电敏感性能

以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(DMAEMA)为单体,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸铵和亚硫酸氢钠为氧化还原引发剂,采用水溶液聚合法制备了AMPS/DMAEMA水凝胶,考察了样品水凝胶在外加直流电场刺激下的消溶胀动力学和弯曲行为。结果表明,DMAEMA单体含量和施加电压大小对水凝胶的电敏感性能有着显著影响。用一级动力学方程能够较好地描述水凝胶在接触电压刺激下的消溶胀过程。在非接触电压刺激下,单体摩尔比n(AMPS):n(DMAEMA)=9:1的水凝胶向负极弯曲;单体摩尔比n(AMPS):n(DMAEMA)=5:5的水凝胶向正极弯曲;单体摩尔比n(AMPS):n(DMAEMA)=7:3的水凝胶随着非接触电压的增大,出现先向负极弯曲,后向正极弯曲的现象。

智能性高聚物水凝胶的种类及其合成方法

本文简述了智能性高聚物水凝胶的发展及其刺激响应性。着重介绍了至今已合成的高聚物水凝胶的种类和制备方法。

壳聚糖基可注射水凝胶在骨组织修复再生方面的研究进展

骨移植物或骨替代材料已经被广泛应用于骨疾病相关的治疗手术。传统的骨修复方法包括自体移植、同种异体移植和手术重建,但是往往会带来排异反应、疾病传播风险和重复手术的潜在危害,因此利用组织工程技术对临床治疗骨缺损相关疾病具有重要的研究意义。骨组织工程是一个涉及多学科交叉的领域,在生物医用方面具有重要的应用价值,壳聚糖是天然高分子的一种典型代表,具有良好的生物安全性、抗菌性、抗氧化,以及低毒性及低成本等特点,被认为是组织再生领域中重要的骨修复材料。因此,基于壳聚糖的可注射水凝胶能够均匀填充不规则骨缺损,当与其他聚合物或生物活性成分相结合后已被证明是自体骨移植物的有效替代品。本综述将重点介绍壳聚糖基可注射水凝胶的制备方法、理化性质及其在骨再生中的发展现状,总结骨组织工程面临的困难挑战和未来的研究发展方向,为研发新一代组织工程支架材料用于骨缺损修复的治疗提供新思路。