聚乳酸接枝多糖类生物仿生材料的研究进展

聚乳酸与多糖都是生物可降解、生物相容性材料,将聚乳酸的力学性能优越性和多糖的生物学优越性能综合利用起来,设计生物仿生材料是一种制备生物医用材料的新手段。文中综合讨论了聚乳酸与多糖接枝改性的最新研究进展,同时对于这类生物仿生材料目前存在的问题以及前景进行了评估。

生物医学工程产品—血液流变仪器的研究及介绍

血液流变学是一门研究血液和其组分流变变形规律的学科。近20多年来,血液流变学的理论研究、临床应用及相应的测试技术正日新月异地向前发展,经大量的研究结果表明,血液的流变指标(主要是粘度、粘弹性参数)与人体的生理、病理过程有着密切的相关性。

聚乳酸材料的仿生修饰研究进展

聚乳酸是生物可降解、生物相容性材料,但由于存在亲水性差、缺乏细胞识别位点等缺陷,限制了其在生物医学工程中的应用。模拟细胞与基质相互作用的特点以及细胞外基质的特性,通过表面修饰、本体改性和复合加工的方法在聚乳酸中引入蛋白胶原、活性肽、多糖以及羟基磷灰石等生物活性分子,实现聚乳酸的仿生修饰,能够有效提高聚乳酸材料的生物学功能。综述了利用这些生物活性分子对聚乳酸进行仿生修饰的研究进展。

新型仿生聚合物材料--胶原改性聚乳酸的合成与表征

乙二胺改性聚(DL-乳酸)(EMPLA)是实验室合成的一种含有丰富氨基和羧基、具良好亲水性且降解产物不呈酸性的生物材料。研究以二环己基碳二亚胺(DCC)为缩合剂,将Ⅰ型胶原共价引入到EM-PLA中,制得了新型胶原改性聚乳酸(CPLA)仿生材料,探索并建立了一套向EMPLA基质中共价引入Ⅰ型胶原的液相合成技术。采用异硫氰酸荧光素(FITC)标记技术对CPLA的结构及胶原含量进行了定性表征。结果表明,采用本研究所建立的液相反应技术能将Ⅰ型胶原共价引入到EMPLA中,且CPLA中的胶原含量随EMPLA中乙二胺接枝率(EDA%)的增大而增大。

聚(D，L-乳酸)基仿生聚合物材料的合成与表征

探索一种新型聚乳酸基仿生聚合物材料的制备新方法。具体实验步骤是：利用聚乳酸上叔碳原子的自由基反应活性,在过氧化二苯甲酰的催化作用下,将马来酸酐引入聚乳酸侧链上,以此提供高反应活性的酸酐键；然后利用酸酐基团与—NH_2发生N-酰化反应这一特点。将脂肪族二胺引入聚乳酸侧链上,从而克服聚乳酸降解产物的体液环境呈酸性的缺陷；再用碳二亚胺作缩合剂,在二胺改性聚乳酸材料中共价引入一种细胞粘附肽段Arg-Gly-Asp-Ser(RGDS),赋予材料生物活性和生物特异性,这样就制备了一种新型聚乳酸基仿生材料。采用MALLS、FTIR和XPS对仿生材料进行结构表征；采用罗丹明比色法、茚三酮显色法和氨基酸分析仪检测法对仿生材料中的马来酸酐、二胺和粘附肽RGDS进行定量测定。结果表明,按文中所述之制备技术,在不改变聚乳酸材料主链结构的前提下,该仿生材料中粘附肽RGDS的含量是5．12μmol/g。这就形成了一种具有类似细胞外基质的新型仿生材料。

磷脂胆碱仿生修饰聚乳酸及其生物学评价

通过自由基聚合反应将马来酸酐接枝到聚(D,L-乳酸)(PDLLA)侧链上,然后通过引入的活性反应基团马来酸酐与甘油磷脂胆碱反应,实现磷脂胆碱对聚乳酸的整体仿生修饰。采用红外光谱和核磁共振碳谱对磷脂胆碱修饰聚乳酸进行了表征。生物降解实验表明,该功能化聚乳酸具有明显抑制酸致降解作用。体外细胞形貌观察证实磷脂胆碱修饰的聚乳酸具有良好的细胞相容性。同时,蛋白吸附和血小板粘附实验表明,该聚合物具有良好的血液相容性。该改性聚乳酸可望用作组织工程支架及血液接触类植入体。

原位杂交技术在组织工程研究中的应用

背景:通过原位杂交技术对修复组织进行检测,是目前分析组织再生和修复状况的重要方法之一。目的:综述国内外关于原位杂交技术在组织工程应用中的研究概况。方法:应用计算机检索PubMed1980-01/2009-07期间的相关文章,检索词为"In situ hybridization,Tissue engineering,Insulin-like growth factor-I(IGF-I)",并限定文章语言种类为English。同时计算机检索中国期刊全文数据库1995-01/2009-07期间的相关文章,检索词为"原位杂交,组织工程,胰岛素样生长因子1",并限定文章语言种类为中文。此外还手工查阅相关专著数部。纳入原位杂交技术基本原理及原位杂交技术在组织工程中相关应用的文章。结果与结论:原位杂交技术包括分子生物学、细胞遗传学和组织化学等方面的技术,是一种核酸定位和检测基因表达的有效方法。原位杂交技术尤其是荧光原位杂交技术,可对修复的组织进行准确有效的检测,在骨、软骨等组织工程实验研究中有广泛应用,已成为目前分析组织再生和修复状况的重要方法之一。近年来国内外对原位杂交技术在组织工程中的应用研究主要从生物医学和临床医学两方面着手,都获得了众多研究成果。此外,对与组织生长发育密切相关的生长因子胰岛素样生长因子1的原位检测也很有效,三维支架中胰岛素样生长因子1的原位检测是今后工作的重点。

MGF-Ct24E功能化聚乳酸仿生骨基质材料的制备与表征

以羟基磷灰石(HAP)表面羟基为引发基团,通过开环聚合法将丙交酯以共价化学键的方式接枝到HAP表面,得到PLA-g-HAP;再引入具有良好细胞相容性的马来酸酐和具有良好骨诱导性的力生长因子(MGF-Ct24E),得到MGF-Ct24E-MPLA-g-HAP。借助红外光谱分析、氨基酸分析、热性能分析、力学性能分析和电镜分析,对上述材料的结构及性能进行了表征。结果表明,最终产物中MGF-Ct24E的接枝率为22.63%,玻璃化转变温度为58.62℃,力学性能有明显增强,并具备了三维互通孔状结构和骨诱导生物活性。该材料有望作为新型仿生骨基质材料得到应用。

原子转移自由基聚合在生物材料中的应用

生物材料表面改性以及具有特定结构与功能的先进生物材料的合成始终是生物材料研究的核心课题。原子转移自由基聚合(ATRP)是一种新型自由基聚合,在生物材料表面改性以及新型生物材料合成方面具有巨大的应用前景。利用ATRP技术可以提高生物材料表面生物相容性、生物适应性以及生物功能性,如提高材料表面的抗生物污染性、血液相容性、细胞相容性以及抗菌性能等;同时,ATRP也可用于合成新型生物医用高分子材料,如两亲性高分子、纳米胶束、智能水凝胶以及一些具有特殊结构的高分子(包括星型、超支化、梳型高分子等)。ATRP技术与点击化学结合,可形成新的生物活性表面或者合成新的生物材料,可望产生更多的功能化的材料表面与生物材料。

狗冠状动脉的生物力学特性——Ⅰ.一维载荷下力学特性的实验研究

本文报道采用6例狗的左冠状动脉前室间支、旋支,右冠状动脉、胸廓内动脉,大隐静脉以及股静脉在生物软组织力学试验台上,进行离体的压力-直径关系和一维载荷下的应力-应变关系实验。上述血管的各向同性增量弹性模量(E_(inc)、容积弹性模量(E_v)和压力-应变模量(E_p)随血管内压力(P)的上升而增大;这些血管的dT/dλ随张应力T的增加而增大,其一维载荷下的应力-应变关系为指数函数。讨论了上述血管的显微结构成份含量与力学特性的关系,以及冠状动脉旁路移植实验研究中的力学问题,认为动脉的C/E值可以反映动脉弹性的大小;胸廓内动脉的力学特性比静脉更接近于冠状动脉,冠状动脉旁路移植时可优先选用该动脉。

聚合物表面修饰层状硅酸盐材料的研究进展

非离子型、阴离子型和阳离子型3类聚合物都可以对层状结构的硅酸盐进行表面修饰,能够获得新型复合材料。更为重要的是,利用层状硅酸盐表面的活性基团与一些聚合物的活性基团进行缩聚反应,通过共价键结合,将聚合物接枝于层状硅酸盐的表面,能够获得高性能的纳米复合材料。对这类纳米复合材料的研究进展进行了综合讨论,并对其发展前景进行了展望。

蒸汽爆破玉米秸秆提高酶解还原糖产率的研究

对玉米秸秆进行蒸汽爆破预处理,并对处理前后的玉米秸秆组分和结构进行了表征。酶解24 h的实验结果表明,与未处理秸秆相比,汽爆处理后样品的还原糖产率提高了97%。化学与物理分析结果表明,处理后物料半纤维素及可溶性物质质量分数减少,纤维素质量分数增加29.7%;X射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）表明纤维素致密结构被破坏。预处理后物料酶解还原糖产率最高时汽爆工艺参数为：汽爆压力2.2 MPa,每克秸秆原料加入1 mL蒸馏水（简称液固比1 mL/g）,维压时间9 min,物料颗粒度4060目。

流体剪应力对成骨细胞的作用研究

研究了生理范围内不同大小的流体剪切力对成骨细胞增殖分化和功能的影响,从细胞水平验证流体剪切力在骨组织力学适应性中发挥的重要作用。运用流室系统提供精确可控的流体剪切力,对原代培养的大鼠颅骨成骨细胞施以5、10、20、30mN/cm2的剪切力刺激,分别在加载后的3、6、9、12、24、36h采集样品,检测细胞周期分布,碱性磷酸酶活性,胞外钙质分泌的变化。5mN/cm2和10mN/cm2的剪应力促进细胞增殖,进一步增大会有抑制作用,而5、10和20mN/cm2的剪应力对ALP活性和胞外钙分泌均有促进作用,并且与静态培养相比ALP活性高峰期提前,30mN/cm2表现出抑制效应。结果显示成骨细胞的增殖、分化、矿化均能受到剪应力的调节,这种调节表现出对剪应力大小的依赖性。

D,L-聚乳酸热降解动力学研究

通过热重分析研究了D,L-聚乳酸(PDLLA)在N_2气氛中,不同升温速率条件下的热降解过程及其动力学行为。结果表明,PDLLA的主热降解过程为一级反应,当温度超过250℃时即发生明显降解,同时分别利用Ozawa-Flynn-Wall、Friedman和Freeman-Carroll方法对其动力学参数进行了测定,得到PDLLA的热降解活化能值为97．78kJ/mol。

哌嗪扩链的形状记忆医用材料聚氨酯脲的合成与表征

研究了以二元环状仲胺哌嗪(PPZ)替代二元伯胺作为扩链剂,以六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为偶联剂,以端羟基聚(丙交酯-co-对二氧环己酮)(HO-P(LA-co-PDO)-OH)为软段,采用溶液法合成了一系列新型聚氨酯脲(P(LA-co-PDO)-PPZ-PUU)。1 HNMR表征结果证实了P(LA-co-PDO)-PPZ-PUU的结构。比较了以PPZ和BDA为扩链剂时两反应体系的粘度变化,产物在氯仿中的溶解性、热熔性及其玻璃化转变温度(Tg)随NCO/OH摩尔比的变化。同时研究了其形状记忆性能。结果表明,PPZ反应体系的粘度更低,产物的溶解性和热熔性更好,PPZ可明显减少交联;而且,PPZ的环状结构可明显提高PUU硬段的刚度,从而提高Tg。形状回复时间受温度的影响,回复温度越高,形状回复时间越短。该材料呈现良好的形状记忆性能且形状回复率均可达到95%以上。

大强度运动后血浆及红细胞内液游离氨基酸变化的研究

检测了非运动员５０００米长跑前后血浆和红细胞内液１７种游离氨基酸含量以及红细胞膜对亚硝酸根离子（ＮＯ２）通透性的变化。结果表明：运动后即刻血浆和红细胞内液游离氨基酸含量迅速升高，运动后１小时血浆游离氨基酸已降至或甚至低于运动前水平，而红细胞内液中的含量却较运动后即刻进一步升高，红细胞膜对亚硝酸根离子的通透性在运动后即刻明显下降，运动后１小时呈进一步下降。

高分子量聚乳酸用于SLS快速成型的研究

通过选区激光烧结技术(selective laser sintering,SLS),对高分子量聚(D,L-乳酸)(PDLLA)快速成型加工,研究该技术制造PDLLA组织工程支架的可行性。重均分子量80000,最大粒径120μm的PDLLA粉末,采用SLS技术快速成型,优化得到最佳控制参数,即预热温度为40℃、激光功率为12W、扫描速度1200mm/s。按照该参数加工测试件及人耳状支架,通过GPC-十八角激光光散射联用技术分析材料分子量的变化,力学测试仪分析成型材料的力学性能,扫描电镜分析支架材料的微观结构。结果显示高分子量的PDLLA可用于SLS加工成型,加工过程中高温会引起分子量部分降低,这种变化主要是激光接触面分子量降低所致,烧结作用不会改变材料的主要化学基团,力学测试显示烧结成型的材料能保留加工前聚合物20%的压缩模量,扫描电镜观察成型材料具有多孔结构,显示PDLLA用于SLS加工组织工程支架的潜能。

电纺丝聚乳酸纤维支架的制备及其细胞相容性研究

静电纺丝法制备的聚(D,L-乳酸)超细纤维具有孔隙率高、孔径/结构可调、生物相容性良好等特点,已成为组织工程支架材料研究的热点。探讨了纺丝溶液浓度、流量、电压、干燥方式等影响聚(D,L-乳酸)纤维支架形貌的因素,确定了最佳工艺参数为纺丝溶液浓度为0.20g/mL,流速为0.8mL/h,电压为12kV,经真空冷冻干燥,可获得分布比较均匀,直径大多为500～900nm的聚乳酸纤维。体外细胞形貌观察表明聚(D,L-乳酸)纤维支架具有良好的细胞相容性。

环糊精修饰聚乳酸基材料的亲水性及细胞相容性

采用N-酰化反应,将6-胺基β-环糊精(β-CD-6-E)固载到马来酸酐改性聚乳酸(MPLA)大分子链上,得到新型环糊精改性聚乳酸基生物材料(PLA-β-CD)。对材料的亲水性和细胞相容性进行了考察。静态水接触角和吸水率的测定结果表明,膜表面的静态水接触角由改性前的76.7°降低到改性后的72.1°,吸水率由18.3%提高到23.9%。采用倒置显微静观察成骨细胞在材料上的生长情况,结果表明,PLA-β-CD上细胞不仅形态上优于PLA,而且在数量上也有优势。MTT法测定了成骨细胞在材料上培养2、4、6、8d的增殖活力,结果表明,成骨细胞在PLA-β-CD的增殖活力明显大于PLA上的增殖活力。

环糊精改性聚乳酸及其体外降解性研究

环糊精改性聚乳酸(PLA-β-CD)是一种全生物降解的新型生物材料。考察了环糊精改性聚乳酸基生物材料的体外降解行为,包括材料在蒸馏水中的pH值变化和在pH=7.4 PBS中的失重率变化。结果表明,PLA-β-CD与PLA的降解行为相似,PLA-β-CD的分子主链没有被破坏,没有出现引入酸酐导致材料酸性进一步增强的现象。