负载外泌体的可注射水凝胶修复种植体周围骨缺损

背景:大量的研究已证实,外泌体具有促进成骨与血管化的作用,但是单纯的外泌体治疗存在靶向性差、负载分子含量无法达到治疗浓度等问题。目的:将外泌体负载于可注射葡萄糖酸内酯-海藻酸钠/β-磷酸三钙-聚乙二醇水凝胶中,通过体内与体外实验观察该水凝胶在种植体周围骨缺损中的作用。方法:从骨髓间充质干细胞中提取外泌体,并将其包裹于可注射葡萄糖酸内酯-海藻酸钠/β-磷酸三钙-聚乙二醇水凝胶中。①体外实验:将负载与未负载外泌体的水凝胶分别与内皮祖细胞共培养,进行外泌体摄取实验、小管形成实验以及细胞增殖、迁移能力、成血管基因检测。②体内实验:选取雄性新西兰大白兔12只,在一侧股骨长轴制备2个标准种植体窝洞及对应的骨缺损,在近心端的窝洞内植入种植体后,在骨缺损部位植入负载外泌体的水凝胶(实验组);在远心端的种植窝洞内植入种植体后,在骨缺损部位植入未负载外泌体的水凝胶(对照组),术后3,6,9周取带种植体的骨缺损部位,进行苏木精-伊红、Masson染色,同时,术后9周时进行成骨基因与成血管基因检测。结果与结论:①体外实验:外泌体可进入内皮祖细胞中,负载外泌体水凝胶组内皮祖细胞的增殖能力、迁移能力、成血管能力及成血管基因(CD31、血管内皮生长因子及碱性成纤维细胞生长因子)表达均高于未未负载外泌体水凝胶组(P<0.05)。②体内实验:苏木精-伊红、Masson染色显示,术后3周时,两组仅见少量新生骨,材料部分降解;术后6周时,两组新生骨量增加,其中实验组可见大量的新生骨,钙盐沉积明显;术后9周时,相较于对照组,实验组可见大量粗大于成熟的骨小梁,钙盐沉积更加明显,骨小梁周围可见大量排列的成骨细胞。实验组术后9周骨缺损部位的CD31、血管内生长因子、碱性成纤维细胞生长因子、骨形态发生蛋白2、Ⅰ型胶原及骨钙素的蛋白表达均高于对照组(P<0.05)。③负载外泌体的萄糖酸内酯-海藻酸钠/β-磷酸三钙-聚乙二醇水凝胶可促进内皮祖细胞的增殖、迁移与成血管分化,促进种植体周围骨缺损的修复再生。

SA/AKP/PEG 4000神经导管的制备与表征

将神经导管植入损伤的神经组织处可促进神经恢复。受成本与技术的限制,湿法成型难以批量生产孔径大小和分布相对均匀的神经导管。为连续制备孔径大小及分布均匀的神经导管,以海藻酸钠、磷虾蛋白生物可降解材料作为基体,以PEG 4000作为致孔剂,通过低温湿法成型结合冷冻干燥方法制备了多孔神经导管支架材料,表征了材料的结构和性质。结果表明,PEG 4000有降低溶液的黏度、提高导管热稳定性的作用,导管截面具有蜂窝状孔洞结构,其孔径在10~20μm,最大孔隙率达到97%。导管为亲水材料,其吸液性能随PEG 4000质量分数呈先增大后减小的趋势,PEG 4000质量分数为30%~40%时导管的吸液性能达到1 417%。

聚乙二醇和海藻酸钠混合固定化硝化细菌研究

采用聚乙二醇(PEG)和海藻酸钠(SA)作为混合固定化载体材料对硝化细菌进行包埋固定化。结果表明,PEG和SA质量分数分别为6%和4%时,其溶液黏稠度、成球效果及机械强度、传质性能等方面都均为最佳。另外,固定化小球扫描电镜显示球体为外密内疏的结构,这满足体内细胞泄漏少、外面细胞难以进入的条件。将所得最佳性能的固定化小球与游离菌体进行模拟废水降解对比试验,经过7d处理后废水中氨氮和亚硝态氮质量浓度都明显下降,且固定化颗粒的降解率要明显高于游离菌株,此时氨氮的去除率为90%,亚硝态氮去除率为80%。

提高牛血清白蛋白聚乳酸聚乙醇酸微球包封率的处方筛选

目的单因素考察蛋白药物聚乳酸聚乙醇酸(PLGA)微球包封率的不同影响因素,研究其影响机制,最后得到包封率较高的微球。方法利用海藻酸钠和CaCl2形成海藻酸钙多聚物凝胶的原理,以PLGA为药物载体,牛血清白蛋白(BSA)为模型蛋白,采用复乳化-溶剂挥发法制备微球。分别考察有机相中PLGA质量浓度、初乳匀浆时间及转速、固化时间、内水相中海藻酸钠质量浓度、外水相2体积、外水相2中CaCl2质量浓度对微球包封率的影响。结果有机相中PLGA质量浓度、初乳匀浆时间及转速、外水相2的体积、外水相2中CaCl2质量浓度对微球包封率的影响有统计学意义,而固化时间、内水相中海藻酸钠质量浓度对包封率的影响无统计学意义。选择各优选条件制备得到的微球包封率为(90.78±0.06)%。结论本研究显著提高了微球的包封率,且微球理化性质良好。

超声改性淀粉/PVA/SA复合微球的制备及性能研究

用凝聚相分离法制备超声改性淀粉/聚乙烯醇/海藻酸钠(ST/PVA/SA)复合微球,考察了ST、PVA、SA和CaCl2的质量分数、干燥方式对微球形态性能的影响。通过红外光谱对微球进行了结构表征,并测定了微球的含水率、溶胀率、降解率。研究了载药微球在体外的药物释放规律。结果表明,微球的最佳合成条件是ST、PVA、SA和CaCl2的质量分数分别为4%、8%、4%和5%,此条件下微球具有良好的pH敏感性和药物缓释效果。

海藻酸钠/聚乙二醇改性微球的研究

通过海藻酸钠/聚乙二醇(SA/PEG)改性微球实验,研究了改性微球的最佳浓度配比、溶胀性能、凝胶化速率、干燥速率、含水率、载药量及体外释药性能。结果表明:海藻酸钠(SA)浓度为3%,氯化钙浓度为4%时,微球成球效果最佳。SA浓度、氯化钙溶液浓度、PEG浓度、投药量的不同影响微球的载药量;在模型药物盐酸四环素的用量固定在0.2000g的条件下,采用实验(SA 3.0%;PEG 0.0%,0.5%,1.0%,1.5%,2.0%;氯化钙4%),通过测得的含水率、载药率和释放率,综合分析选择最合适浓度:SA 3%,氯化钙4%。随着PEG浓度的增加,微球的含水率降低;溶胀速率加快;并且微球能在pH=7.4的PBS磷酸缓冲液中溶胀。

海藻酸聚乙二酯的制备及表征

以1-乙基-3-[3-(二甲基胺基)丙基]-碳化二亚胺盐酸盐为偶联剂,N,N-二甲氨基吡啶为催化剂,采用无水对甲苯磺酸对海藻酸钠(Na Alg)进行质子化,甲酰胺和N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,在Na Alg分子链上接枝聚乙二醇(PEG)制备了海藻酸聚乙二酯(SA-g-PEG)。通过单因素变量的方法,探究了单体质量比、反应时间、反应温度等对SA-g-PEG接枝率的影响。结果表明:m(Na Alg)∶m(PEG)为1∶10,反应时间为24 h,反应温度为60℃,无水对甲苯磺酸用量为0.324 g时,接枝率最高,达到0.98%;SA-g-PEG具有较好的热稳定性,PEG的引入一方面未破坏Na Alg的固有结构,另一方面增加了Na Alg的蓄热功能。

氨基化凹凸棒土/毒死蜱/海藻酸钠复合微球的制备及缓释性能

以毒死蜱为模型药物,通过挤压法制备了氨基化凹凸棒土/毒死蜱/海藻酸钠复合微球。利用FTIR和TG对复合微球的结构进行了表征,考察了海藻酸钠用量对复合微球载药性能的影响,并探究了海藻酸纳、离子浓度、温度和pH对复合微球缓释性能的影响。结果表明,KH550已成功接枝于凹凸棒土。当KH550-HATP∶海藻酸钠的质量比为1∶1时,复合微球的载药量最大,为21.0%。此外,载药复合微球的释药行为表现出对离子浓度、温度和pH的响应,释药曲线符合Higuchi动力学模型,其药物释放主要是以Fickian机理进行。

海藻酸钠-聚乙烯醇-聚乙二醇复合膜的制备及其对Cu^(2+)的吸附

采用聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)对海藻酸钠(SA)进行改性,制备了一种新型高效SA-PVA-PEG复合膜。研究了该复合膜对Cu2+的吸附效果。用IR和SEM等手段对复合膜进行了表征。表征结果显示,复合膜内部存在孔状结构,有利于吸附Cu2+。实验结果表明:在初始Cu2+质量浓度50 mg/L、复合膜加入量1 g/L、废水pH=5、吸附温度30℃、吸附时间60 min的最佳条件下,吸附率最高可达90.1%,吸附量达25.3 mg/g;复合膜吸附Cu2+的动力学过程可用二级动力学方程和Elovice方程进行拟合,吸附过程符合Langmuir单层吸附理论。采用浓度为1 mol/L的HCl溶液对吸附后的复合膜进行解吸,当解吸时间为2 min时,解吸率可达80.0%。

海藻酸钠固定化α-淀粉酶的研究

以海藻酸钠为载体,采用包埋交联法制备固定化α-淀粉酶,通过单因素试验和正交试验确定最优的固定化α-淀粉酶的条件。利用聚乙二醇4 000作为制孔剂,进一步制备具有多孔结构的固定化酶。结果表明,最优工艺为海藻酸钠1.6%,α-淀粉酶0.4%,羧甲基纤维素钠0.2%,CaCl22%,在此条件下,固定化α-淀粉酶的固定效率可达92.43%。在体系中添加浓度为2.5%的聚乙二醇4 000能使酶活性提高37.61个百分点,得到的固定化酶的温度稳定性以及pH稳定性均优于游离酶。

藻酸盐-羟基磷灰石-聚乙二醇复合水凝胶支架的制备及其生物相容性

背景:聚乙二醇作为医用高分子共聚材料被广泛用于药物缓释,若将其制备成复合水凝胶,可作为具备一定力学性能且生物相容性良好的支架材料。目的:探索藻酸盐-羟基磷灰石-聚乙二醇藻酸盐-羟基磷灰石-聚乙二醇(sodiumalginate-hydroxyapatitepolyethylene glycol,SA-HA-PEG)复合水凝胶支架材料的理化性能及生物相容性。方法:超声混匀水凝胶后,加入2价阳离子溶液交联,分别得到海藻酸-羟基磷灰石(A组)、SA-HA-3%PEG(B组)、SA-HA-5%PEG(C组)、SA-HA-8%PEG(D组)4组支架,后3组支架中PEG的质量浓度分别为30,50,80g/L,利用动态机械分析仪分析凝胶支架的压缩应力和弹性模量;将支架置于溶菌酶溶液中,测定其体外降解率;真空冷冻干燥后,采用扫描电镜观察凝胶支架的三维结构。将4组水凝胶支架分别与骨髓间充质干细胞混匀交联后,CCK-8检测培养1,3,5,7d后的细胞增殖情况,Live/Dead荧光染色观察培养7d后的细胞活性。结果与结论:(1)B、C、D组支架的压缩应力与弹性模量高于A组(P <0.05),C、D组支架的压缩应力与弹性模量高于B组(P <0.05),C、D组压缩应力与弹性模量比较差异无显著性意义(P> 0.05);(2)C、D组支架降解率低于A、B组(P <0.05),B组支架降解率低于A组(P <0.05),C、D组支架降解率比较差异无显著性意义(P> 0.05);(3)扫描电镜显示,C组支架呈现孔隙率高、孔径大小一致的生物凝胶结构,A、B、D组支架的孔径大小不规则、孔隙率低;(4)B、C、D组培养3-7 d的细胞增殖速率快于A组(P <0.05),前3组间比较差异无显著性意义(P>0.05);(5)复合培养7d后,B、C、D组细胞存活率高于A组(P <0.05),C组高于B、D组(P <0.05);(6)结果表明,SA-HA-PEG复合水凝胶支架具有良好的力学性能与生物相容性。

可注射葡萄糖酸内酯-海藻酸钠/β-磷酸三钙-聚乙二醇复合水凝胶支架的性能评价

背景:可注射海藻酸钠水凝胶可以通过非侵入性或微创方式修复骨缺损,但力学性能欠佳,聚乙二醇基水凝胶具有弹性,将材料复合有望提高水凝胶支架的机械性能及细胞生物相容性。目的:探索葡萄糖酸内酯-海藻酸钠/β-磷酸三钙-聚乙二醇复合水凝胶的理化性能,以及对鼠骨髓间充质干细胞增殖和分化的影响。方法:以葡萄糖酸内酯为交联剂,分别制备葡萄糖酸内酯-海藻酸钠/β-磷酸三钙-聚乙二醇水凝胶(交联剂的浓度分别为5,10,20 g/L,依次记为A、B、C组)与葡萄糖酸内酯-海藻酸钠/β-磷酸三钙水凝胶(交联剂的浓度为10 g/L,记为D组),表征4组水凝胶的形态、机械性能与凝胶时间。将SD大鼠骨髓间充质干细胞分别与4组水凝胶共培养,利用CCK-8法检测细胞增殖,Live/Dead荧光染色观察细胞存活情况,Ⅰ型胶原免疫细胞化学染色检测成骨分化情况。结果与结论:①扫描电镜下,A、B、C组可见类似黏结性的丝状结构,A组孔径分布不均匀,B组孔径分布均匀且孔隙率高,C组孔隙率高但孔径大小不一,D组孔径分布不均且孔隙率低。②理化性质:B组的压缩应力高于D组(P<0.05),并且随着交联剂浓度的增加,A、B、C组支架的压缩应力增强(P<0.05);压缩50%后水凝胶的大体观显示,压缩后D组有较大裂纹,B组仅有较小裂纹;A、B、C组凝胶时间随加入交联剂浓度的增加而缩短,B组凝胶时间较D组稍延长(P<0.05)。③CCK-8实验检测显示,A、B组的细胞增殖速率高于C组(P<0.05),B组高于D组(P<0.05);Live/Dead染色显示,各组细胞存活率均较高,但C组死细胞较其他3组多。④免疫细胞化学染色显示,A、B、D组细胞呈多角形,C组细胞部分呈圆形,B组绿色荧光强度较其他3组高,且细胞骨架和微丝的形态及细胞数量也优于其他3组。⑤结果表明,葡萄糖酸内酯-海藻酸钠/β-磷酸三钙-聚乙二醇水凝胶具有良好的机械性能和稳定性,其中以10 g/L葡萄糖酸内酯制备的水凝胶能有效促进鼠骨髓间充质干细胞的增殖和分化。

海藻酸聚乙二醇酯的制备及其纺丝性能

以1-乙基-3-[3-(二甲基氨基)丙基]-碳化二亚胺盐酸盐(EDC-HCl)为偶联剂,N,N-二甲氨基吡啶(DMAP)为催化剂,甲酰胺和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,在海藻酸(SA)分子链上接枝聚乙二醇(PEG)。红外光谱分析表明,PEG已经成功接枝到海藻酸分子链上,合成了海藻酸聚乙二醇酯(SAg-PEG)。以SA-g-PEG为原料,以水为溶剂,以氯化钙为凝固剂,采用湿法纺丝制备了海藻酸酯纤维,采用单因素分析法对海藻酸纤维的力学性能和形态进行研究,结果表明,海藻酸聚乙二醇酯在纺丝液质量分数3%、凝固浴质量分数5%、挤出速率27s-1、牵伸倍数为2倍的工艺条件下,纤维的力学性能达到1.8cN/dtex。

聚乙二醇二丙烯酸酯改性海藻酸盐纤维的结构与性能

为提高海藻酸钠(SA)纤维的强度,以SA为第1组分,聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)为第2组分,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,水为溶剂,采用"一锅法"经自由基聚合反应制得具有半互穿网络结构的纺丝液;以氯化钙水溶液为凝固浴,采用湿法纺丝工艺制备得到具有PEGDA化学交联和SA离子交联双网络互锁结构的SA/PEGDA复合纤维。采用数显黏度计、电子单纤强力仪、傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪和扫描电子显微镜等对纺丝溶液的流动性能和改性纤维的化学结构、力学性能、结晶性能及表面形貌等进行表征。结果表明,随着柔性大分子链PEGDA的引入,纺丝液表观黏度大幅降低,当PEGDA质量分数为15%,表观黏度由纯SA溶液的7.53 Pa·s降至1.00 Pa·s;1倍牵伸下,PEGDA质量分数为10%时,SA/PEGDA复合纤维断裂强度达到最大值2.64 cN/dtex,相比于纯SA纤维提高了21.1%;SA/PEGDA复合纤维内部分子链主要以非晶聚集态形式存在,随着PEGDA含量的增加,纤维内部微晶区的比例增大;PEGDA的引入使SA/PEGDA复合纤维表面沟槽宽度略有降低,表面原纤化结构减少,表面变得更为致密光滑。

氧化石墨烯-零价铁-聚乙二醇-海藻酸钠凝胶球活化过硫酸钠降解水中的偏二甲肼

以海藻酸钠(SA)、聚乙二醇(PEG)、氧化石墨烯(GO)和零价铁(ZVI)为原料制备了氧化石墨烯-零价铁-聚乙二醇-海藻酸钠凝胶球(GZPS),用于活化过硫酸盐(PDS)降解水中的偏二甲肼(UDMH)。对GZPS进行了表征,并优化了GZPS的制备工艺。实验结果表明:对UDMH去除率影响因素的主次顺序为:w(PEG)> w(SA)>w(GO)>w(ZVI);GZPS的最佳制备工艺为SA、PEG、GO、ZVI的质量分数分别为5%,3%,0.3%,2%;在UDMH质量浓度为100mg/L、PDS加入量为4mmol/L、GZPS加入量为60g/L、反应温度为35℃、反应时间为80 min的条件下,UDMH的去除率达85%以上。GZPS活化PDS降解UDMH的反应符合准一级动力学,Fe溶出量仅为Fe-GO-PDS体系的12.7%,重复使用4次后对UDMH的去除率仍在65%以上。

海藻酸钠载体微球的制备及改性水性涂层防腐蚀机理研究

近年来,微胶囊技术在涂层自修复领域的应用受到广泛关注。将缓蚀剂酒石酸钠负载到海藻酸钠微球并添加到水性涂层中,研究包覆缓蚀剂酒石酸钠的载体微球在pH值分别为3,7和9时,缓蚀剂的释放能力及涂层防腐机理。结果表明,缓蚀剂酒石酸钠成功包覆到载体微球中,包封率为30.65%。缓蚀剂酒石酸钠在不同pH值环境下从载体海藻酸钠微球中的释放速率自大到小排序为pH值=9的速率>pH值=3的速率>pH值=7的速率;将包覆酒石酸钠的海藻酸钠微球按照5%的质量比分别添加到水性聚丙烯酸涂层中,随着涂层浸泡时间的增加,电荷转移电阻逐渐增大,这表明改性涂层具有了自修复防腐蚀性能。海水浸泡试验进一步证实了包覆酒石酸钠的海藻酸钠微球改性后的涂层防腐蚀性能得到了提高。

SPG膜乳化法制备载蛋白的PEG-PLGA复合微球

目的考察在内水相加入海藻酸钠(Sa),外水相加入氯化钙(CaCl_2),对SPG膜乳化法制备聚乙二醇-聚乳酸聚乙醇酸(PEG-PLGA)微球的载药释药特性的影响。方法扫描电镜观察微球内外形态,并计算其结构参数;激光共聚焦显微镜观察药物在微球内部的分布情况;并考察微球的包封率及体外释药行为。结果加入海藻酸钠和氯化钙制得的复合微球孔隙率低,蛋白分布广,并具有较高的包封率,前期释放低,释放无迟滞。结论 PEG-PLGA复合微球载药释药性能较好,释药符合缓释制剂标准。