粘合材料及其在生物医学中的应用：进展与展望

粘合材料作为一种重要的辅助材料,在工业包装、海洋工程以及生物医药等多个领域都有广泛的应用需求。天然存在的粘合剂如贻贝足丝粘合蛋白等具有良好的生物相容性和生物可降解性,但因其来源受限及在生理环境下较弱的粘合性能,因此在生物医药领域的应用受到了限制。从自然生物的粘合现象中汲取灵感,各种利用化学或生物合成方法制备的仿生粘合材料应运而生,针对生物医药领域的特定需求,一些新兴粘合材料在生物相容性、生物可降解性以及组织粘附等方面都表现出在医药领域应用的潜力。展望未来,受自然粘合材料兼具环境响应、自我再生和自修复等特征的启迪,各种生物灵感和生物仿生粘合材料的开发势必是未来的发展热点,而合成生物学技术为创建具有上述特征的活体粘合材料提供了新的可能。     

聚苹果酸- 羟喜树碱前药的合成和性质初探

目的:化学全合成聚苹果酸(poly(β-malic acid),PMLA),将其作为高分子药物载体,制备聚苹果酸-羟喜树碱前药(PMLA-HCPT)。研究其体外释药特点和体外细胞毒性。方法:以L-天冬氨酸为原料,通过化学方法全合成PMLA,通过酰胺键键合羟基喜树碱(HCPT)。通过红外光谱、核磁共振光谱表征该前药的结构,利用体外动态透析的方法模拟体外释药特点,用高效液相色谱法测定不同pH值聚合物药物中前喜树碱的释药特性。采用人卵巢癌HO-8910细胞系研究该前药的体外毒性。结果:①经核磁共振表征PMLA-HCPT前药合成完成。②在pH 5.6、pH 6.8及pH 7.4的PBS缓冲体系16 h中,羟喜树碱药物累积释放率分别为76.8%,47.2%和18.1%,证实PMLA-HCPT中羟喜树碱的释放具有pH依赖性。③细胞实验证实PMLA-HCPT的细胞毒性和游离的HCPT相比没有降低。结论:PMLA是一种良好的药物载体材料,PMLA-HCPT有望成为具有pH敏感性的聚合物前药。     

聚苹果酸合成新方法及其聚苹果酸苄基酯用作药物载体的研究

目的:优化β-聚苹果酸(PMLA)的合成路线,制备部分氢化的聚苹果酸苄基酯(PMLABz),为构建载药纳米胶束提供两亲性聚合物载体。方法:分别以L-天冬氨酸和L-苹果酸为原料,合成单体β-苄氧羰基-β-丙内酯,再通过阴离子开环聚合制备PMLABz,最终氢化制备PMLA。X射线衍射仪、差示扫描量热仪等对材料的性质进行表征,L929成纤维细胞测定聚合物的细胞毒性,透析法制备部分氢化的聚苹果酸苄基酯空白胶束。结果:通过优化反应条件,以L-苹果酸为原料合成关键中间体β-苄氧羰基-β-丙内酯的终产率为31.5%,对比文献报道的L-天冬氨酸合成路线,产率提高近7倍。X-RD结果表明以L-苹果酸为原料制备的PMLABz有明显的衍射峰,结晶度高,熔点随之升高,MTT实验证实PMLABz无毒性。部分氢化的PMLABz可在水中自组装成一定粒径的胶束,氢化77%的PMLABz可得到粒径均匀、形态良好的纳米胶束。结论:分别以L-天冬氨酸和L-苹果酸为原料合成聚苹果酸,优化合成路线,提高终产率,得到了新晶型PMLABz,并通过部分氢化PMLABz制备两亲性聚合物进而得到纳米胶束,为后期纳米释药体系研究提供优良载体。     

聚多巴胺的表面修饰功能在组织工程的应用进展*

聚多巴胺作为贻贝的仿生材料,可由多巴胺在碱性环境中自发形成。由于其较好的黏附特性以及组织相容性,在生命科学等领域有着广泛的应用。将聚多巴胺对材料进行表面修饰,既可以保护材料免受强氧化剂、酸碱等外界的侵蚀,也可以通过表面改性赋予材料新的功能,使其在各领域发挥更好的作用。对聚多巴胺的制备原理、生物性能,以及近年来在组织工程领域(骨组织、软骨组织、硬脑膜组织、血管组织、耳组织)的运用进行综述,以期为后续聚多巴胺作为组织工程黏附材料的研究提供参考。     

聚多巴胺的表面修饰功能在组织工程的应用进展*

聚多巴胺作为贻贝的仿生材料,可由多巴胺在碱性环境中自发形成。由于其较好的黏附特性以及组织相容性,在生命科学等领域有着广泛的应用。将聚多巴胺对材料进行表面修饰,既可以保护材料免受强氧化剂、酸碱等外界的侵蚀,也可以通过表面改性赋予材料新的功能,使其在各领域发挥更好的作用。对聚多巴胺的制备原理、生物性能,以及近年来在组织工程领域(骨组织、软骨组织、硬脑膜组织、血管组织、耳组织)的运用进行综述,以期为后续聚多巴胺作为组织工程黏附材料的研究提供参考。     

聚苹果酸及其衍生物的制备与应用研究进展

摘要：天然和合成聚合物因优良的特性引起了越来越多研究者的兴趣,并已被广泛用于人类的日常生活中。聚苹果酸（Polymalic acid,PMLA）一种天然的高分子聚酯材料,具有良好的生物相容性和完全生物降解性,其衍生物同样具有优异的生物学性能,被广泛应用于众多领域中。本文就聚苹果酸及其衍生物的结构、性质和合成方法进行了概述,并全面总结了其在制药和其他领域的应用研究现状,最后对未来发展方向进行了展望。     

厚壳贻贝粘附蛋白十肽重复序列的表达及功能分析

利用PCR扩增Mcfp-1(M.coruscus foot protein-1)基因的12个十肽重复序列粘附功能片段(Mcfp-11～12)并连接到pGEX-4T1表达载体中,在大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达.纯化的多肽产物经凝血酶处理切除GST标签,获得Mcfp-11～12功能肽段,最后用酪氨酸酶对该产物进行修饰.通过材料表面包被、石英晶体微天平(QCM,quartz crystalmicro balance)分析、细胞粘附和细胞毒性等实验,研究了该表达产物作为生物粘合剂的粘附特性.结果显示,重组表达产物Mcfp-11～12在多种材料表面的包被能力与Cell-TakTM(天然提取的贻贝粘附蛋白混合物)相当,甚至更佳;对细胞的粘附能力与Cell-TakTM相当;用HeLa细胞和293T细胞进行的MTT实验未发现细胞毒性.上述结果表明,Mcfp-11～12作为生物医用粘合剂具有潜在应用价值;同时,基因重组技术可以为制备新型海洋贻贝粘附蛋白防水生物粘合剂提供有效的手段.本研究为临床使用更优质的生物医用粘合剂提供了理论依据.     

厚壳贻贝粘附蛋白十肽重复序列的表达及应用

 利用PCR扩增 Mcfp-1（M. coruscus foot protein-1）基因的12个十肽重复序列粘附功能片段（Mcfp~1 1~12）并连接到pGEX-4T1表达载体中,在大肠杆菌BL21(DE3)中诱导表达.纯化的多肽产物经凝血酶处理切除GST标签,获得Mcfp-1 1~12功能肽段,最后用酪氨酸酶对该产物进行修饰.通过材料表面包被、石英晶体微天平（QCM, quartz crystal microbalance）分析、细胞粘附和细胞毒性等实验,研究了该表达产物作为生物粘合剂的粘附特性.结果显示,重组表达产物Mcfp-1 1~12在多种材料表面的包被能力与Cell-TakTM（天然提取的贻贝粘附蛋白混合物）相当,甚至更佳;对细胞的粘附能力与Cell-TakTM相当;用HeLa细胞和293T细胞进行的MTT实验未发现细胞毒性.上述结果表明,Mcfp-1 1~12作为生物医用粘合剂具有潜在应用价值;同时,基因重组技术可以为制备新型海洋贻贝粘附蛋白防水生物粘合剂提供有效的手段.本研究为临床使用更优质的生物医用粘合剂提供了理论依据.     

类人胶原蛋白-透明质酸血管支架的性能及生物相容性

将类人胶原蛋白与透明质酸按不同比例复合,控制透明质酸的终浓度(W/V)分别为0、0.01%、0.05%、0.1%,用京尼平交联,采用真空冷冻干燥方法构建出血管支架材料。通过扫描电镜、XPS分析、拉力测试、压力爆破实验、细胞毒性实验、血管支架细胞种植实验及小鼠皮下植入等方法对其表面超微结构、表面元素组成、力学性能、细胞毒性等级、细胞相容性、组织相容性进行了研究。结果表明:当透明质酸的含量为0.05%时,类人胶原蛋白-透明质酸支架的孔径比较均匀,孔隙率达94.38%,应力为(1000.8±7.9)kPa,爆破压力为(1058.6±8.2)kPa,细胞毒性实验合格,同时具有良好的细胞相容性、组织相容性及降解性能。     

聚谷氨酸在医药领域的应用

聚谷氨酸是一种天然的氨基酸聚合物,具有强的水溶性、生物相容性、生物可降解性、无毒等特性,是一种新型绿色环保的生物材料。聚谷氨酸作为药物载体、疫苗佐剂、医用粘合剂和组织工程材料等应用于医药领域时,可表现出更好的生物相容性、更低的生物毒性,可提高药物的靶向性,可有效提高药效,改善药物或材料的性能,因此具有十分广阔的应用前景。本文综述了聚谷氨酸在医药领域的的应用,为下一步的研究和商业化的应用提供参考。     

京尼平或紫外线交联制备的壳聚糖/ 藻酸盐复合支架材料比较

目的:比较京尼平或紫外线交联的壳聚糖/藻酸盐复合支架材料的降解率、孔隙率、含水量、细胞毒性以及生物力学等特性。方法:①按照交联方法不同分为:京尼平组、紫外线组。②扫描电镜下观察材料的表面结构以及检测材料的降解率、孔隙率、含水量、细胞毒性以及生物力学。结果:①紫外线组与京尼平组均表现为多孔隙结构,无明显差异。②紫外线组降解率高于京尼平组。③京尼平组与紫外线组的孔隙率差异无统计学意义,含水量差异比较有统计学意义。④两组均表现为较低的细胞毒性,良好的生物相容性。⑤京尼平交联组的生物力学特性较紫外线组显著提高。结论:京尼平交联的壳聚糖/藻酸盐复合支架材料,具有良好的生物学特性,为组织工程脊髓领域提供了非常具有潜力的材料。     

PGS支架的合成、特性及在生物医学中应用的研究进展

聚癸二酸甘油酯(PGS)是一种生物可降解的高分子聚合弹性体,因其良好的性能,在许多生物医学研究中应用广泛。PGS支架的机械性能与机体软组织相似,依从性好,降解时以表面侵蚀的方式降解,不伴有膨胀或变形,周围组织炎症反应、纤维变性轻,与多种细胞相容性好。基于PGS良好的性能,主要应用于软组织替代和软组织工程,比如心肌、血管、神经、软骨、视网膜、鼓膜,另外也有用于药物转运载体、组织粘附材料的研究。     

纤维蛋白和高分子混合支架的研究及其对大鼠骨髓间充质干细胞增长的影响

通过混合纤维蛋白原和凝血酶溶液与不同量(0、1、2、4 mg)的PLGA无纺丝制得力学强度提高的生物混合支架,检测各组支架对大鼠骨髓间充质干细胞(rMSC)增长的影响.用扫描电镜观察各组支架都具有多孔且孔间相通的特性.根据收缩溶胀的测量,混入PLGA的纤维蛋白支架收缩率明显小于未混合PLGA的支架.检测各组的压缩模量,混合PLGA的支架压缩模量大于未混合的支架,其差异均具有统计学意义.选择具有多向分化潜能的rMSC在混合支架上的生长,进行DNA荧光检测法测得细胞增长值,在混合PLGA无纺丝1 mg的支架上rMSC增长效果最好.实验证明纤维蛋白混合三维支架维持原纤维蛋白支架内部多孔隙三维结构,而且增大了支架的力学强度,在一定程度上提高了骨髓间充质干细胞在支架上的增长,在组织工程中是具有潜力的细胞生长三维支架.     

角蛋白/海藻酸钠/聚丙烯酰胺水凝胶皮肤敷料的制备及创口修复研究

为了获得更为理想的皮肤创口修复敷料,在海藻酸钠(SA)和聚丙烯酰胺(PAM)水凝胶的基础上复合人发角蛋白(KTN),制得KTN/SA/PAM水凝胶皮肤敷料.用电子万能测试机、扫描电子显微镜等对其进行表征,结果显示,KTN/SA/PAM水凝胶皮肤敷料拉伸强度为42.41 kPa,弹性模量11.19 kPa,接近人体皮肤组...     

壳聚糖基温敏水凝胶的研究进展

壳聚糖是一种由甲壳素脱乙酰化得到的氨基多糖,具有生物相容性、低细胞毒性和可生物降解性等特点。壳聚糖/β-甘油磷酸钠溶液温敏水凝胶在组织工程、药物缓释等领域多有报道,其成胶性能取决于凝胶的组分和浓度。针对单纯壳聚糖水凝胶强度较低、降解较快、药物突释等缺陷,通常对壳聚糖进行改性或引入新材料共混,获得更符合实际需要的壳聚糖基温敏水凝胶。对近年来壳聚糖基水凝胶的研究进展进行综述,包括改性壳聚糖、共混体系等,概述了其在组织工程(软骨、血管、神经修复)、药物缓释(癌症药物缓释、糖尿病治疗)领域中研究和应用的新进展,以期为后续温敏水凝胶的进一步研究提供参考。     

贻贝的黏着机制

贻贝通过足丝（byssus）分泌的贻贝黏着蛋白质（mussel adhesive protein,MAP）能附着在海水中的任何有机物和无机物表面,目前认为贻贝黏着蛋白质中含高浓度特殊的氨基酸DOPA（3,4-二羟基苯丙氨酸）在贻贝黏附过程中扮演重要的角色。DOPA能直接与金属氧化物通过有机金属络合反应形成稳定的络合物,也能在氧化后与其同一多肽链上或不同多肽链上的其他残基形成稳定的交联结构,进而牢固黏附于物体表面。贻贝黏着蛋白质具有黏合范围广、速度快、耐腐蚀、强度高和生物亲和性良好等优点,被认为是极好的广谱生物胶黏剂而应用于医学和生物工程等领域。     

厚壳贻贝足丝黏附蛋白mfp-3的重组表达及黏附功能分析

厚壳贻贝（Mytilus coruscus）中富含各种黏附蛋白分子,其中贻贝足丝蛋白3（mussel foot protein-3, mfp-3）是贻贝用以与外界基质进行黏附的主要蛋白分子.贻贝足丝中天然的mfp-3的含量低,水溶性差,因此纯化困难.本文以厚壳贻贝足丝蛋白mfp-3的cDNA序列为目的基因,用PCR法扩增Mfp-3基因,并成功构建含有多聚组氨酸标签的重组mfp-3原核表达载体pET-21a/ Mfp-3.经IPTG（isopropylthio-β-D-galactoside）诱导表达出重组蛋白,利用亲和层析和反相高效液相色谱分离纯化,获得分子量为9.18 kD的重组蛋白.经酪氨酸酶催化、玻璃包被和石英晶体微天平（quartz crystal microbalance,QCM）分析.结果表明,重组厚壳贻贝mfp-3蛋白经酪氨酸酶催化后,L-3,4-二羟基苯丙氨酸(即多巴,L-3,4- dihydroxyphenylalanine, DOPA) 含量较高并且具有较好的黏附性能.上述研究为开发以mfp-3黏附蛋白为来源的生物粘合剂奠定了良好的基础.     

聚乳酸基热固性聚氨酯及其形状记忆性能

通过聚乳酸二元醇和聚乳酸-聚己内酯共聚物二元醇与六亚甲基二异氰酸酯(HDI)三聚体交联反应合成了一系列生物基热固性聚氨酯(Bio-PUs)。利用傅里叶红外(FTIR)、差示扫描量热分析(DSC)、热失重分析(TGA)、万能拉伸机和细胞毒性等测试方法对获得的聚乳酸基聚氨酯进行了表征。结果表明,与聚乳酸二元醇相比,聚乳酸-聚己内酯共聚物二元醇降低了生物基热固性聚氨酯的玻璃化温度(Tg),提高了热固性聚氨酯的热稳定性;且聚乳酸-聚己内酯型聚氨酯的力学性能和形状记忆性能更为优异。其中,聚乳酸-聚己内酯共聚物二元醇分子量为3 000时得到的热固性聚氨酯(Bio-PU2-3000)的杨氏模量为277.7 MPa,伸长率为230%;聚乳酸-聚己内酯共聚物二元醇分子量为1 000得到的热固性聚氨酯(Bio-PU2-1000)在人体体温下的形变回复时间仅为93 s。另外,通过显微镜观察到细胞在含聚乳酸基热固性聚氨酯的培养液中生长状态良好,表明制备得到的生物基聚氨酯无细胞毒性。     

PLGA的不同组成对支架材料性能的影响研究

研究PLGA的不同组成对支架材料的力学性能、降解性能和生物学性能的影响。采用溶液浇注/颗粒沥取法制备出不同组成的PLGA多孔支架,对支架的力学性能和降解速率进行考察,同时将人真皮成纤维细胞接种于不同组成的PLGA支架材料上,培养不同时间后,检测细胞的粘附率和增殖率,以及细胞产生的总胶原含量,并通过扫描电镜观察支架上的细胞形态。结果显示,随PLA比例的增加,支架的力学强度增加,降解速率降低,但都不是线性变化。70:30比例的支架,拉伸强度最高,而70:30和80:20两种比例的支架,其降解速率没有显著性差异。PLGA不同组成的支架,均具有良好的细胞相容性,成纤维细胞粘附率和增殖率在三种比例的支架上没有显著性差异,细胞在支架表面生长良好,分泌大量的细胞外基质,细胞基本铺满整个支架。本文研究发现,PLGA的组成对支架力学性能、降解性能和生物学性能有细小但显著的影响,这将对组织构建选用PLGA支架材料提供有益的帮助。     

基于贻贝和沙堡蠕虫的仿生黏附肽构建及评价

目的：基于仿生学原理设计、合成具备黏附性能的阴、阳离子肽,并分析其混合后对黏附力的影响,为新型仿生黏附材料研制奠定基础。方法：分析贻贝足蛋白5(mussel foot protein 5,Mfp5)和沙堡蠕虫分泌蛋白3(cement precursor protein of the Phragmatopoma californica 3,Pc3)的结构特点,理性设计出黏附性能较好的阴、阳离子肽。通过拉力强度试验机、原子力显微镜(atomic force microscope, AFM)及石英晶体微天平(quartz crystal microbalance, QCM)等对其黏附力和吸附量等参数进行检测,并从多肽组成和相互作用等方面分析其黏附机制。结果：阴、阳离子肽通过多肽固相合成法合成,纯度达到95%以上。拉力测试表明阴、阳离子肽的黏附力随固化时间增加而增大,最高分别达到174.04 kPa及180.11 kPa,并且两者混合后黏附力显著增强,等比例混合后高达347.81 kPa; QCM检测表明阳离子肽、阴阳离子肽混合物对金(aurum, Au)表面的吸附量可分别达到82.67 ng...