一种人血白蛋白和聚乙二醇衍生物水凝胶的制备与性能研究

摘要癌症一直是危害人类生命健康的一大杀手。

如何安全有效的治疗癌症一直是科学家们研究的重点。

临床医学上最常用的方法是化疗和放疗，但是都伴随着严重的副作用。

近年来，发现了一些新的治疗癌症的方法，例如基因治疗，光热治疗等。

本论文中，我们将提出一种新的治疗癌症的方法“凝胶治疗方法”，该方法在不利用抗癌药物的前提下，可以选择性地利用肿瘤细胞内部高浓度的谷胱甘肽（GSH），在不需要外界刺激的条件下诱导癌细胞的死亡，避免了对正常组织细胞的副作用。

本文主要是利用牛血清白蛋白胶囊将海藻酸钙凝胶（CaAlg）运输进入癌细胞，在癌细胞内高浓度GSH作用下释放凝胶，引起细胞质的原位凝胶化，从而杀死癌细胞。

具体工作如下：（1）牛血清白蛋白胶囊的构筑：利用聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAAm）和氨基化的牛血清白蛋白（BSA-NH2）反应得到的蛋白质-聚合物耦合体（BSA-NH2/PNIPAAm）作为基元，通过皮克林微乳液法制备蛋白质胶囊。

通过调节基元浓度、超声时间和超声功率等条件制得了结构稳定，尺寸可控的（1.32 μm 左右）蛋白质胶囊。

（2）装载海藻酸钠（NaAlg）的蛋白质胶囊的制备与表征：在蛋白质胶囊中装载海藻酸钠（NaAlg），通过调控钙离子浓度的方法使胶囊内部生成海藻酸钙凝胶，通过SEM、TEM证明了凝胶的生成；然后利用谷胱甘肽诱导胶囊释放凝胶，通过显微镜观察到蛋白质胶囊装载海藻酸钠，生成凝胶和释放凝胶的过程。

（3）利用AFM技术原位检测细胞内部凝胶化过程：利用AFM测试并计算细胞的杨氏模量，通过细胞杨氏模量的变化反应了细胞的生命状态，进一步证明了凝胶形成和凝胶释放的过程。

（4）体外实验：首先研究培养时间和胶囊浓度对细胞内吞作用的影响，然后对人类肝癌细胞（HepG2）和小鼠胚胎成纤维组织细胞（NIT 3T3）分别进行细胞毒性试验（MTT），通过MTT实验检了测细胞活性，对比发现凝胶法使得癌细胞的活性明显下降，而对正常细胞没有太大的影响，说明该方法可以选择性地杀死癌细胞。

根据制备方法划分不同的壳聚糖水凝胶水凝胶因其具有三维网状结构且含有亲水基团，能够吸收大量的水分而溶胀，使水凝胶具有优良的保水性质。

同时还有良好的生物相容性，能够广泛应用。

壳聚糖是由2-氨基-2-脱氧-葡萄糖通过1,4糖苷键连结的带正电荷的直链多糖。

其分子链上分布着许多羟基、氨基及N-乙酰氨基，这些基团之间可形成分子间及分子内氢键,使得壳聚糖在有机溶剂、水和碱中难以溶解。

而在稀酸溶液中,由于氨基质子化后破坏了分子内的氢键作用，使壳聚糖能够溶解。

以壳聚糖水凝胶作为药物的载体，不仅有优良的生物相容性和可降解性,还可将药物装载在壳聚糖水凝胶内以便于运送到作用部位再释放，从而使药物能在靶区快速达到所需药物浓度，减少药物的损失并提高疗效，还可减少药物对正常组织造成的毒副作用。

壳聚糖水凝胶的制备方法：壳聚糖形成水凝胶，重要的是分子之间发生交联作用，这种交联作用可通过物理方法或化学方法实现，因此制备壳聚糖水凝胶可从两方面来实现：物理交联法：利用分子内部及分子间的物理作用使得壳聚糖溶液凝胶化;化学交联法：加入化学交联剂，使分子间产生共价交联作用，从而形成壳聚糖水凝胶。

1.物理交联法制备；是通过分子间的作用力,使壳聚糖分子形成交联的网状结构从而形成水凝胶。

通过加入离子化合物﹑聚电解质复合物增强分子间静电相互作用可以实现壳聚糖分子之间的物理交联，另外也可以利用壳聚糖分子之间存在的疏水作用达到物理交联的目的。

(1)阴离子小分子制备壳聚糖水凝胶使用带有负电荷的甘油磷酸钠分子,可成功制备壳聚糖(Chitosan，CS)/ aβ-甘油磷酸钠( a3-sodium glycerophosphate，x3-GP)温敏水凝胶。

α3-GP带有负电荷，与壳聚糖上质子化后的氨基发生静电相互作用，最终使壳聚糖凝胶化。

除甘油磷酸钠外﹐其他如硫酸盐﹑柠檬酸盐和三聚磷酸盐等也可与壳聚糖上质子化后的氨基发生静电相互作用从而形成水凝胶。

(2)金属离子制备壳聚糖水凝胶不同于阴离子分子与壳聚糖质子化后的氨基之间的静电作用,金属离子与壳聚糖分子之间通过配位键合方式实现壳聚糖的凝胶化。

关于重组人血白蛋白的系统性表述人血白蛋白（HSA）作为一种重要的临床急救药物及重要的药物辅料，在医药，科研及化妆品生产等领域应用广泛。

随着国内医疗水平及居民收入水平的提升和对血液制品认知度的提高，血液制品的临床使用量不断增加，市场容量不断增长，行业快速发展。

根据国家医药管理局的报告，2010年全国16城市医院血液系统用药金额约62亿元，其中白蛋白类药物占据了血液制品的主要份额（大于50%）。

但作为一种血液制品，HSA同时也面临原料短缺及病毒污染等缺陷的影响。

用基因工程重组人血清白蛋白（rHSA）替代HSA是国际上公认的最有前途的高新技术途径。

一．什么是重组人血白蛋白1.定义通过基因重组的技术将目的蛋白的基因克隆后，将该基因插入到某种生物（如细菌、酵母、植物，哺乳动物细胞等）中进行复制，然后收集的白蛋白称为重组人血白蛋白。

2.rHSA的等级分类按不同的质量标准分为了培养基级、药用辅料级和药用注射级（药用级）三类，三类级别的重组人血白蛋白生产工艺相同，但最终控制参数不同，药用级白蛋白质量标准最高。

3.rHSA的表达系统分类白蛋白(Human Serum Albumin,HSA)是一组复杂的大分子蛋白质，必须经过正确的折叠、组装和翻译后修饰，才能赋予其特定的结构和功能，表达系统是重组人血白蛋白生产过程中极其重要的环节。

（1）原核表达系统HSA基因最早就是在原核生物大肠杆菌(E.coli)中表达成功的，Lawn等于1981年首次报道了rHSA的cDNA序列并首次构建了第一个表达rHSA的表达载体pHSA，然后在E.coli中表达成功，表达量为细胞总蛋白的7%，但E.coli表达系统体外很难正确折叠和组装结构复杂的HAS，缺乏翻译后的修饰和加工，表达的蛋白多形成包涵体，且纯化较难，所以未能得到有生物功能的蛋白，细菌细胞壁脂多糖还会造成热反应。

因为HSA在原核生物中表达量不高且分泌效果不够理想，所以研究的重点转向其在真核生物细胞中的表达。

具有各向异性结构的聚乙烯醇水凝胶的制备及性能表征张林;汪辉亮【摘要】首先对聚乙烯醇(PVA)水溶液进行定向冷冻-解冻制备出具有各向异性结构的PVA水凝胶,然后采用60Co-γ射线对其进行辐射交联以提高其热稳定性和力学性能.扫描电子显微镜(SEM)结果显示PVA水凝胶保持了各向异性的微观结构,在平行冷冻方向上具有相对规整的取向结构,在垂直冷冻方向上呈现均匀孔洞结构.热稳定性测试结果表明:辐射剂量在30 ～ 70 kGy范围内、定向冷冻次数为1次的PVA水凝胶在60℃热水浴中保持凝胶状态长达10h以上.对辐射交联PVA水凝胶进行拉伸力学性能测试,凝胶具有各向异性的拉伸性能,且拉伸强度和弹性模量均有提高,辐射剂量为10 kGy、定向冷冻次数为3次的PVA水凝胶(DFT-RC-3-10)在垂直定向冷冻方向上的拉伸强度和弹性模量分别为0.86和0.10 MPa.【期刊名称】《生物质化学工程》【年(卷),期】2019(053)003【总页数】7页(P39-45)【关键词】聚乙烯醇水凝胶;辐射;热稳定性;各向异性【作者】张林;汪辉亮【作者单位】营口理工学院化学与材料工程系,辽宁营口115014;北京师范大学化学学院,北京100875【正文语种】中文【中图分类】TQ35;O631.2水凝胶是化学或物理交联的具有三维网络结构的亲水性聚合物，它在水中溶胀而不溶解，被广泛应用于农林、园艺、石油化工、化妆品、生物医学等领域[1-2]。

大部分合成水凝胶的力学性能较差，在微观结构和宏观性能方面均呈各向同性，缺少有序结构，进而限制了其在一些领域的应用。

相反，许多生物组织(如肌肉、软骨、皮肤和角膜)均具有较强的机械性能，它们通常具有各向异性的微观结构，这也是生物组织可以实现一些复杂功能的原因[3-4]。

具有优异机械性能和各向异性结构的水凝胶与一些生物组织具有相似的微观结构，是人造仿生器官的理想材料[5-6]。

因此，制备具有各向异性结构和机械性能的水凝胶具有重要意义。

Vo.l302009年12月 CHEM I CAL J OURNAL OF CH I NESE UN I VERSI T I E S 2508~2513温敏性PCL-PEG-PCL水凝胶的合成、表征及蛋白药物释放苗博龙,马桂蕾,宋存先(中国医学科学院、北京协和医学院生物医学工程研究所,天津300192)摘要 考察了温敏性PCL-PEG-PCL水凝胶中聚乙二醇(PE G)及聚己内酯(PCL)不同嵌段组成对其溶胶-凝胶相转变温度以及亲水性药物(牛血清白蛋白,BS A)释放速率的影响.采用开环聚合法,以辛酸亚锡为催化剂、PEG1500/PEG1000为引发剂,与己内酯单体发生开环共聚,合成了一系列具有不同PEG和PCL嵌段长度的PCL-PEG-PCL型三嵌段共聚物.通过核磁共振氢谱及凝胶渗透色谱对其组成、结构及分子量进行了表征.共聚物的溶胶-凝胶相变温度由翻转试管法测定.利用透射电镜、核磁共振氢谱及荧光探针技术证实了该材料在水溶液中胶束的形成.以BSA为模型蛋白药物,制备载药水凝胶,利用m icroBCA法测定药物在释放介质中的浓度,研究其体外释放行为.实验结果表明,共聚物的溶胶-凝胶相变温度与PCL及PEG嵌段长度紧密相关,即在给定共聚物浓度情况下,固定PEG嵌段长度而增加PCL嵌段长度,会导致相变温度降低;而固定PCL嵌段长度而增加PEG嵌段长度,其相变温度相应升高.水凝胶中蛋白药物的释放速率与疏水的PCL嵌段长度无关,而与亲水的PEG嵌段长度密切相关,即PEG嵌段越长,蛋白药物释放越快.关键词 PCL-PEG-PCL共聚物;温度敏感;水凝胶;凝胶相变温度;蛋白药物释放中图分类号 O631.1+1 文献标识码 A 文章编号 0251-0790(2009)12-2508-06近年来,由于生物技术的快速发展和人类基因组测序的完成,大量可用于治疗疾病的蛋白类药物的发展前景广阔.于是蛋白药物在体内经肝脏代谢可导致其血浆半衰期较短,目前临床上把皮下注射作为其主要的给药方式.但这种方法的最大缺陷在于需要频繁注射以确保药物疗效[1,2].因此,有必要设计并合成出一种新型材料作为蛋白药物的缓释给药体系,使得药物活性免受外界条件影响,保持理想的疗效,提高蛋白药物的临床应用价值.温敏性水凝胶是一种亲水的聚合物网络,对其大量的研究发现,其在凝胶形成过程中不涉及化学反应,分子链间的交联通过分子间相互作用力(范德华力、疏水相互作用及氢键等)形成.通过改变温度就可以影响并改变这些疏水相互作用以及氢键作用,在水中经过简单的可逆性相转变(溶胶-凝胶)即可形成水凝胶.因此温敏性水凝胶的制备过程更为简单,且不需要有机溶剂,将更有利于蛋白类药物的传递[3].目前一些研究表明,温敏性PLGA/PEG水凝胶具有比较理想的凝胶特性,可在温度低于30 时装载蛋白药物,在体温条件下发生溶胶-凝胶相变,并由于其良好的生物可降解性和安全性而受到广泛的关注.但这种给药体系仍存在一些尚未解决的问题,如载药时须在较低温度下操作,且蛋白药物的缓释周期较短(仅为7d),给临床应用带来了不便和局限.另外,从材料角度看,提高疏水的PLGA嵌段长度会引起蛋白药物的聚集[4].众所周知,聚己内酯(PCL)是一种被广泛研究的可生物降解的结晶聚合物,共聚物可呈粉末状形态,相比于其它材料在临床使用时更易于处理,而且,聚己内酯具有良好的生物相容性、低毒性、疏水性且药物通透性好;而聚乙二醇(PEG)也由于其良好的理化性质,如低毒性、低免疫原性及低抗原性等,已得到美国食品药品监督管理局的批准用于人体内使用[5,6].基于上述优点,PCL和PEG的共聚物被认为安全无毒、生物相容性好且生物降解速度可调,在生物医用材料领域具有广阔的应用前景.收稿日期:2009-03-18.基金项目:教育部博士点新教师基金(批准号:200800231138)资助.联系人简介:宋存先,女,研究员,主要从事医用高分子材料和药物缓控释放的研究.E-m ai:l scx i an@to m.co mHw ang 等[7]合成了温敏性PEG -PCL-PEG 型水凝胶;Gong 等[8]考察了PEG-PCL -PEG 型水凝胶在昆明鼠体内凝胶的形成、体外药物的释放及材料的细胞毒性.尽管PEG-PCL -PEG 型共聚物具有良好的应用前景,但其合成及纯化过程较为繁琐.本文采用一步开环共聚法合成了温敏性PCL -PEG-PCL 型可降解水凝胶共聚物,减少了己二异氰酸酯偶联步骤,合成方法更为简单,且具有理想的理化性质;同时着重探讨了不同疏水嵌段(PCL)及亲水嵌段(PEG )长度及组成对水凝胶温敏性能及药物释放行为的影响,以期筛选出适合作为蛋白类药物缓控释的新型给药载体.1 实验部分1.1 试剂与仪器己内酯单体( -CL )购自A l d irich 公司,在氮气保护下,经氢化钙减压蒸馏除水;聚乙二醇(PEG,M w =1000,1500)购自Fluka 公司;辛酸亚锡[Sn(O ct)2,分析纯]、牛血清白蛋白(BSA )和Plur onic F127均购自S ig m a 公司;芘(Pyrene ,分析纯)购自天津阳光允能生物技术开发有限公司;二氯甲烷和石油醚均为分析纯.B r uker AM 300核磁共振仪;W aters ALC /GPC 244GPC 仪;H itach i F4500荧光光谱仪;J EOL JE M-100S 透射电镜(TE M );Spectra Plus 384(M o lecularD ev ices)紫外-可见分光光度仪.1.2 合 成分别将干燥的PEG (M w =1000,1500)和 -CL 按不同比例加入到封管中,用注射器加入一滴Sn(O ct)2,抽真空,通氮气,置换5次,排尽管中氧气.喷枪封管后,置于120 油浴中搅拌反应24h .反应结束后,将产物溶于二氯甲烷中,用石油醚沉淀纯化2次,真空干燥过夜,密封后于4 冷藏保存.具体合成路线见Sche m e 1.Sch e m e 1 Syn thetic rou te of PCL -PEG-PCL1.3 1H NMR 和GPC 测试在25 下,核磁共振氢谱(1H NMR)由Bruker AM 300核磁共振仪测定,溶剂为CDC l 3,TM S 为内标.在35 下,凝胶渗透色谱(GPC )由W aters ALC /GPC 244GPC 仪测定,溶剂为THF,流速为1 0mL /m i n ,PS 为标准物.1.4 So-l gel 转变相图测定材料的So-l gel 转变相图采用翻转试管法测定.在室温下,分别将一定量的不同材料置于4mL 试管中,加入1mL 双蒸水,完全溶解,浸没到恒温水浴中,每步升温速率为1 /10m in ,达到指定温度后稳定20m i n ,根据流动(So l)-不流动(Ge l)的原则进行判断,绘制So-l gel 转变相图,精确度为 1 [7,9].1.5 胶束的形成将1滴含有质量分数为0 1%磷钨酸的纳米粒混悬液置于包有碳膜的铜网上,然后用电镜观察[10].将材料配制成一系列浓度(0 1~1 10-6g /L),以芘(6 0 10-7m o l/L)为荧光探针,固定发射波长 em =390nm,利用H itach i F4500荧光光谱仪测定荧光强度,通过计算得到该材料的临界胶束浓度(c m c)[11,12].为证实共聚物可在水中形成核-壳结构的胶束,采用Bruker AM 300核磁共振仪测定其1H NMR 谱,溶剂为CDC l 3和D 2O,T M S 为内标.1.6 体外药物释放实验以p H =7 4的PBS 缓冲液作为释放介质,在37 的恒温空气浴振荡器中进行凝胶的体外药物释放实验.包药过程如下:将材料(0 25mg )置于10mL 试管中,加入1mL 双蒸水,完全溶解后,加入一定量的BSA,混合均匀.释放过程如下:将试管置于37 的振荡培养箱中,形成凝胶状态,加入5mL 释放液(PBS,p H =7 4),恒温振荡(60r /m in).定时取样时,将释放液全部取出用于测定药物释放量,2509 N o .12苗博龙等:温敏性PCL -PEG-PCL 水凝胶的合成、表征及蛋白药物释放并补充上新鲜的空白PBS 液.采用m icroBC A 法测定牛血清白蛋白(BSA )在凝胶中的释放速率,工作曲线为 =(A -0 0082)/0 0014,计算并绘制药物累积释放曲线图,质量浓度单位为mg /mL .2 结果与讨论2.1 材料的1H NMR 和GPC 表征以辛酸亚锡为催化剂,分别以PEG1500和PEG1000为引发剂,与 -CL 发生开环共聚反应.所得材料的物理参数列于表1.Tab le 1 Physica l para m e ters of th e syn thesized PCL-PEG-PCL tr i b lock copoly m ersSa m p l ePCL-PEG-PCL a n (EG )/n (CL)a M n a M n b PD I b A1(CL)7 0-(EG )22 7-(CL)7 01 6800-1000-80026501 1A2(CL)9 8-(EG )22 7-(CL)9 81 31120-1000-112034001 3B1(CL)11 0-(EG )34 1-(CL)11 01 61250-1500-125041001 2B2(CL)11 8-(EG )34 1-(CL)11 81 41350-1500-135043501 3 a .C al cu lated fro m 1H NM R of EG(4H,3 63)and CL(2H,4 04);b .cal cu l ated fro m GPC.图1是材料的300MH z 1H NMR 谱.各吸收峰对应的质子归属如下: 3 63(图1峰e)为PEG 链段上的 C H 2C H 2 的特征峰, 4 04(图1中峰d), 2 36(图1峰a), 1 68(图1峰b)及 1 36(图1峰c)则分别对应PCL 链段上的 C H 2 质子.由于PEG 链段分子量已知,因此PCL 链段的分子量可通过PEG 嵌段中 C H 2C H 2 基团的特征峰e 与PCL 嵌段中 C H 2 基团的特征峰d 的峰强度比值计算得出.Fig .1 1H N M R of triblock copo l y m er i n CDC l3F i g .2 TE M i m age of 0 1%sa m p l e A2i n water2.2 材料胶束的形成图2为温敏性PCL-PEG-PCL 三嵌段共聚物的透射电镜(TE M )照片,可见共聚物在溶液中形成了胶束.Fig .3 1H N MR of triblock copo l y m er i n D 2O (A)and CDC l 3(B )图3(A )和(B)分别为共聚物在D 2O 和CDC l 3中的1H NMR 谱,可确证PCL-PEG-PCL 三嵌段共聚物在水中形成了具有核-壳结构的胶束.这是由于PCL 和PEG 嵌段均溶于CDC l 3,二者以液态形式存在,不形成胶束,因此二者的质子特征峰在CDC l 3中全部出现[图3(B )].在D 2O 中[图3(A )],PCL 嵌段不溶形成胶束的内核,而PEG 嵌段溶解形成胶束的外壳,所以PCL 嵌段特征峰(图1a ,b ,c ,d)全部消失,而PEG 嵌段特征峰(图1e)则得到保留[13].图4是以芘为荧光探针的样品B1水溶液的荧光光谱图,可见共聚物的质量浓度依次增加(自下而上,范围是1 10-6~0 1g /L),荧光强度也依次增加.当质量浓度增加到一定值时,荧光光谱的最大吸收峰发生红移,即从333 5nm 处转移到335 5nm 处.这说明芘先是分配到疏水区域,其最2510高等学校化学学报 V o.l 30Fig .4 Fluorescen t s p ec tra of sa m p l e B1solution大吸收峰位于333 5nm.随着胶束的形成,芘从水环境中转移到胶束的疏水内核中,其最大吸收峰位于335 5nm,这一荧光红移现象进一步证明了样品在水中胶束的形成.将333 5和335 5n m 处荧光激发光谱强度之比与溶液质量浓度对数作图,可得到样品A1,A2,B1和B2的临界胶束浓度(c m c)分别为5 10-4,3 10-4,6 0 10-4及3 0 10-4g /L [11].证明当亲水嵌段长度一致时,疏水嵌段越长,材料在水中越易胶束化,即c m c 值越小.以上3种方法证实了PCL -PEG-PCL 三嵌段共聚物可在水中形成具有核-壳结构胶束的能力,为凝胶的胶束机理研究提供了实验依据.2.3 材料的So-l gel 转变相图PCL -PEG-PCL 型三嵌段共聚物在水中均呈现可逆的温敏性So -l ge l 相变能力.温敏凝胶的So -l gel F i g .5 So-l ge l tran sition phase diagra m转变相图可以反映凝胶转变温度和浓度之间的关系.图5是利用翻转试管法测定的4种材料的So-l gel 转变相图.在考察的温度范围(20~55 )内,所有的水凝胶均呈3种基本的物理形态,即溶胶、凝胶以及浑浊的沉淀(图6).随着温度的变化,共聚物由溶胶状态[图6(A )]转变为水凝胶状态[图6(B)],并最终形成沉淀状态[图6(C )].温敏性PCL-PEG-PCL 型共聚物由疏水的PCL 嵌段和亲水的PEG 嵌段组成,其中PCL 嵌段起到交联形成的作用,而PEG 嵌段则发挥使共聚物分子保留于水中的作用.在较低温度时,亲水的PEG 嵌段和水分子之间形成的氢键起主要作用,导致共聚物溶于水中;当温度升高时,氢键作用减弱,疏水的PCL 嵌段间的疏水作用力增强,从而发生So-l gel 相变[14].如图5所示,共聚物的嵌段组成对相变温度影响显著.当材料质量分数为15%~30%时,随着PCL 嵌段长度分别由分子量1120(B1)增大到1250(B2),或由800(A1)增大到1000(A 2),共聚物的凝胶相变温度规律地下降.这说明在固定PEG 嵌段长度的条件下,增大PCL 嵌段的长度会提高共聚物中该嵌段的疏水性,增强其聚集趋势,使共聚物在水溶液中更早地形成水凝胶.而共聚物B1的So -l ge l 相变温度高于共聚物A2,则表明当疏水PCL 嵌段长度相近时,增大PEG 嵌段长度,共聚物的亲水性会得到提高.F i g .6 Op tical i m ages of s a m p le A l(A)C l ear s o,l 25 ;(B)opaque ge,l 31 ;(C )preci p itati on,47 .进一步观察到共聚物B1和B2(PEG 分子量为1500)的凝胶窗口由两部分组成,在温度相对较低下呈透明凝胶状态,而在温度相对较高下呈不透明凝胶状态.根据Yu 等[15]的报道,凝胶相变的发生是由于胶束的聚集,而驱动胶束聚集的原因是胶束间的疏水相互作用.2511 N o .12 苗博龙等:温敏性PCL -PEG-PCL 水凝胶的合成、表征及蛋白药物释放综上所述,我们认为共聚物的凝胶过程可能包括如下4个步骤:(1)两亲性共聚物在水中通过自组装形成胶束,此时体系呈澄清的溶胶状态[图7(A )];(2)随着温度的升高,胶束间的疏水相互作用增强,胶束由不均一的介观胶束网络进一步聚集形成宏观的凝胶.相比于共聚物A1和A2,共聚物B1和B2中亲水的PEG 嵌段较大,不易发生大规模的胶束聚集,而是形成相对 稀疏 的胶束网络,即透明凝胶[图7(B)];(3)随着温度进一步升高,胶束网络会发生糙化(Coarsening effect),形成相对 致密 的胶束簇.当胶束簇尺寸或胶束簇间隔的大小进入可见光波长范围内时,便形成了肉眼可见的不透明凝胶[图7(C )];(4)当温度过高时,由于共聚物的疏水性过大,导致胶束结构破坏,从而形成浑浊的沉淀[图7(D)].Fig .7 O p tica l i m ages of copoly m er B1solution s i n the test tube at tested te m peratures(A)C lear s o,l 25 ;(B )transparent ge,l 34 ;(C )opaque ge,l 37 ;(D)preci p itati on ,51 .另外,当材料的质量分数在15%~30%范围时,这4种材料So -l ge l 相变温度位于23~37 区间,符合人体37 模拟药物缓释及保持蛋白药物活性的要求.2.4 材料的体外药物释放图8所示为模型蛋白药物BS A 在合成的PCL-PEG-PCL 型温敏水凝胶及对照用Plur onic F127中的F i g .8 Cu m u l ative release p rofile of B SAfro m hyd roge ls 体外释放曲线.由图8可见,Pl u ron ic F127在1d内将全部药物释放完毕,而本文合成的材料对于BSA 的释放时间分别达到18d 和32d ,起到了对蛋白药物的控制释放的作用.在图8中,药物在前24h 的释放速率较高,自24h 起释放速率有所减缓且趋于平稳.这主要是因为PCL -PEG-PCL 共聚物在水中形成了胶束,疏水性的PCL 嵌段形成胶束的内核,而亲水性的PEG形成胶束的外壳.亲水性药物BSA 会分布在亲水性PEG 区域,并与胶束最外层负责连接PEG 与PCL的C O 基团形成氢键.当外层的作用位点饱和时,水凝胶中游离药物的含量增加.此时,游离的BSA 分子更易以较高的速率从凝胶的亲水通道扩散并释放出去.当游离药物释放完毕时,其余的结合药物便会以较低的速率释放[14].另外,从图8还可观察到,在PEG 嵌段长度一定的情况下,PCL 嵌段的长度对于药物释放速率无明显影响,但PEG 嵌段的长度直接决定了药物释放的速率(如材料A1,A2与B1).综上可以得到如下结论:(1)由于疏水的PCL 嵌段居于胶束的内部,不与BSA 分子发生作用,故其嵌段长度对药物释放速率影响不大;(2)亲水性嵌段PEG 处于胶束外部,直接与亲水性药物BSA 发生相互作用.随着增加PEG 嵌段的长度,聚合物中PEG 区域的亲水性提高,从而使BSA 与PEG 嵌段之间的相互作用加强,进而减缓药物释放速率.这充分解释了A1和A2亲水药物释放速率高于B1和B2的现象.值得注意的是,尽管Pluronic F127中的PEG 含量远高于本文合成的材料,但其凝胶的机械性能较差,其结构在1d 内全部破坏,这直接导致了药物的快速释放;而PCL -PEG-PCL 水凝胶则在30d 内仍保持了完整的结构.以上事实证明,共聚物中合理的PEG 嵌段长度和良好的凝胶机械性能是保证达到药物缓控释效果的关键.2512高等学校化学学报 V o.l 30参 考 文 献[1] Sanders L.M..E ur .J .Drug M etab Phar m acok i net[J ],1990,15(2):95 102[2] S i ngh S.,W ebs t er D . C.,S i ngh J ..I n tern ati ona l Journal of Phar m aceuti cs[J],2007,341:68 77[3] Ru e-lGari py E.,L eroux J . C..E urop ean Journ al of Phar m aceuti cs and B i ophar m aceuti cs[J ],2004,58(2):409 426[4] Yu T.,S i ngh J ..I n ternati onal Journal ofPhar m aceuti cs [J],2009,365:34 43[5] Rich t er A .W.,Ak erb l o m E..In t .Arch .A ll ergy App.l I mm uno.l [J ],1983,70(2):124 131[6] M arcotte N .,Pol k A.,Goosen M.F ..J .Phar m.Sc.i [J ],1990,79(5):407 410[7] Hw angM.J .,Suh J .M.,B ae Y.H.,et a l ..B i o m acro m olecu les[J],2005,6:885 890[8] Gong C.Y .,Sh i S.,Dong P .W.,et a l ..In ternati onal J ournal of Phar maceu tics[J],2009,365:89 99[9] Loh X .J .,G oh S.H.,L i J ..B i omacro m ol ecu l es[J ],2007,8:585 593[10] G eH.X.,Hu Y.,J i ang X .Q .,et al ..Jou rnal of Ph ar m aceu tical Sciences[J],2002,91(6):1463 1473[11] W il h el m M.,Zhao C.L .,W ang Y . C.,et a l ..M acro m olecu les[J],1991,24:1033 1040[12] LI N H ao(林浩),TI AN Hu a -Yu(田华雨),SUN J i ng -Ru (孙敬茹),et al ..Ch e m.J .Ch i nes e Un i versiti es (高等学校化学学报)[J],2006,27(7):1385 1388[13] Ryu J .G.,J eong Y.I .,K i m I .S .,e t al ..Internati onal Jou rnal of Ph ar m aceu tics[J],2000,200(2):231 242[14] Q iao M.X.,C hen D .W.,H ao T.N.,et a l ..In ternati onal Journal ofPhar m aceu ti cs [J],2007,345(1/2):116 124[15] Yu L .,Chang G.T.,Zh ang H.,et a l ..Jou r n al of Po l y m er S ci en ce PartA:Poly m er Che m istry[J],2007,45(6):1122 1133Synthesis ,Characterization and Protei n Drug Release ofTe mperature -Sensitive PCL-PEG-PCL H ydrogelM I A O Bo -Long ,MA Gu-i Le,i SONG Cun-X ian*(Ch i nese A cade my of M edical Sciences&Pek ing Un i on M edical C olle ge ,Instit u te ofB io m edical E n g ineer i ng,T ianjin 300192,Ch i na)Abst ract The effect o f PEG and PCL co m position of ther m osensitive PCL -PEG-PCL hydr ogels on So -l ge l transition te m perat u re and release rate o f bov i n e serum al b u m i n (BSA )w ere i n vesti g ated .A series of ther m o -sensitive PCL -PEG -PCL triblock copoly m ers w ith different PEG and PCL block leng ths w ere synthesized vi a ring -open i n g po ly m erizati o n of -CL using PEG1500/PEG1000as the i n itiator and Sn(Oct)2as the catalys.t Their co m position ,str ucture ,and m olecular w eigh tw ere characterized via 1H NMR and GPC techniques .The So-l gel transiti o n te m perature w as deter m i n ed w it h the test tube inverti n g m ethod .TE M,1H NMR,and fl u o rescence probe technique w ere e m ployed to identify fo r m ation of m ice lles of the tri b lock copo l y m ers in a -queous solution .BSA w as used as a m odel pr o te i n drug .H ydroge ls o f these PCL -PEG-PCL tr i b lock copo l y -m ers l o aded w ith BSA w ere prepared for in vitro release st u dy ,and BSA concentration in t h e released sa m ple w as deter m i n ed w ith m icro BC A m ethod .The effect of PCL and PEG block lengths on So-l gel transiti o n te m per -ature and release rate of BS A w as a lso discussed .The results obta i n ed i n d icated that t h e So-l gel transiti o n te m -perature of copo ly m ers w as related to block l e ngths o fPCL and PEG ,increasing the PCL length at a fi x ed PEG centra l b l o ck led to a lo w er transition te m perature at a g iven copo l y m er concentrati o n ,w hile w ith the enhance -m ent o f the PEG leng th at a si m ilar hydr ophobic PCL length,the transiti o n te m perature i n creases .And the pro tein re lease rate w as i n dependent o f the hydrophob ic PCL leng th ,w hereas the longer PEG length ,the lo w er pro tein release rate .K eywords PCL -PEG -PCL copo ly m er ;Te mperature -sensitive ;H ydroge;l So-l gel transiti o n te m perature ;Con tro lled re lease of pr o te i n dr ug(Ed .:H,J ,Z)2513 N o .12 苗博龙等:温敏性PCL -PEG-PCL 水凝胶的合成、表征及蛋白药物释放。

关于重组人血白蛋白的系统性表述人血白蛋白（HSA）作为一种重要的临床急救药物及重要的药物辅料，在医药，科研及化妆品生产等领域应用广泛。

随着国内医疗水平及居民收入水平的提升和对血液制品认知度的提高，血液制品的临床使用量不断增加，市场容量不断增长，行业快速发展。

根据国家医药管理局的报告，2010年全国16城市医院血液系统用药金额约62亿元，其中白蛋白类药物占据了血液制品的主要份额（大于50%）。

但作为一种血液制品，HSA同时也面临原料短缺及病毒污染等缺陷的影响。

用基因工程重组人血清白蛋白（rHSA）替代HSA是国际上公认的最有前途的高新技术途径。

一．什么是重组人血白蛋白1.定义通过基因重组的技术将目的蛋白的基因克隆后，将该基因插入到某种生物（如细菌、酵母、植物，哺乳动物细胞等）中进行复制，然后收集的白蛋白称为重组人血白蛋白。

2.rHSA的等级分类按不同的质量标准分为了培养基级、药用辅料级和药用注射级（药用级）三类，三类级别的重组人血白蛋白生产工艺相同，但最终控制参数不同，药用级白蛋白质量标准最高。

3.rHSA的表达系统分类白蛋白(Human Serum Albumin,HSA)是一组复杂的大分子蛋白质，必须经过正确的折叠、组装和翻译后修饰，才能赋予其特定的结构和功能，表达系统是重组人血白蛋白生产过程中极其重要的环节。

（1）原核表达系统HSA基因最早就是在原核生物大肠杆菌(E.coli)中表达成功的，Lawn等于1981年首次报道了rHSA的cDNA序列并首次构建了第一个表达rHSA的表达载体pHSA，然后在E.coli中表达成功，表达量为细胞总蛋白的7%，但E.coli表达系统体外很难正确折叠和组装结构复杂的HAS，缺乏翻译后的修饰和加工，表达的蛋白多形成包涵体，且纯化较难，所以未能得到有生物功能的蛋白，细菌细胞壁脂多糖还会造成热反应。

因为HSA在原核生物中表达量不高且分泌效果不够理想，所以研究的重点转向其在真核生物细胞中的表达。

聚乙二醇水凝胶微球制备概述说明以及解释1. 引言1.1 概述在现代材料科学领域，聚乙二醇水凝胶微球制备技术因其独特的物理化学性质和广泛的应用前景而备受关注。

聚乙二醇是一种重要的温和生物材料，具有良好的生物相容性、可降解性以及高度可调控的形态和结构特征，使其成为制备水凝胶微球的理想基材之一。

本文旨在全面介绍聚乙二醇水凝胶微球制备技术，并探讨其在不同领域中的应用。

首先，将对聚乙二醇的介绍和特性进行详细阐述，包括其化学结构、分子量范围、溶解性等方面。

进而，系统地介绍水凝胶微球制备的原理和方法，涵盖常见的交联反应、溶液共混法、电沉积法等各种技术途径，并分析比较它们在微球制备过程中的优缺点。

最后，将重点关注聚乙二醇水凝胶微球在生物医药领域、环境治理以及能源储存等方面的应用，探讨其在这些领域中的作用和潜在的研究价值。

1.2 文章结构本文共分为五个部分，每个部分都涵盖了相关内容以便读者全面了解聚乙二醇水凝胶微球制备技术。

具体而言，文章结构如下：第一部分是引言，在这一部分中将对本文的目的、概述以及整体文章结构进行介绍。

第二部分将详细介绍聚乙二醇的特性和水凝胶微球制备技术。

主要包括对聚乙二醇化学结构及特点简要概括，并深入阐述了各种制备方法中原理及应用领域。

第三部分将详细介绍实验所使用的材料清单、微球制备实验步骤详解以及实验条件和参数设置，为读者提供清晰可行的实验指南。

第四部分将对实验结果进行充分展示，并进行深入讨论，包括微球形态表征结果的分析、微球材料性能优化与改进策略的探讨，以及应用效果评价及展望。

最后一部分是结论与展望，在这一部分中将总结研究成果及贡献点，提出存在问题及进一步研究方向建议，并展望聚乙二醇水凝胶微球制备领域的发展前景。

1.3 目的本文的目的是全面介绍聚乙二醇水凝胶微球制备技术及其应用，在此基础上，提供实验所需材料清单、详细的实验步骤以及实验条件和参数设置。

同时，通过对聚乙二醇水凝胶微球形态和性能的表征结果进行分析和讨论，探索优化和改进策略，并对其在不同领域中的应用效果进行评价。

一种伤口修复密封胶的研制及性能评价作者：于慧光来源：《新生代·上半月》2019年第05期【摘要】：生物粘合剂具有良好的粘性与生物相容性，对于传统机械伤口的修复是一种很好的选择，目前在生物医学领域受到广泛的关注。

传统的水凝胶力学性能差，缺乏细胞亲和性和组织粘附性，不能满足修复伤口的需求【1】。

以聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）和巯基化的胶原（COL-SH）为原料，制备水凝胶【2】。

该快速交联生物可降解水凝胶以其优异的凝胶降解和生物活性等可为生物组织工程提供理想的三维活性多孔支架。

【关键词】：生物粘合剂聚乙二醇二丙烯酸酯胶原1、伤口修复水凝胶的优越性为促进开放性伤口的愈合，临床上传统采用针线缝合、密封剂密封、或者重新连接破裂组织的方式，保护和修复创面，达到伤口愈合的目的。

但是这些方法存在一定的缺陷，如对伤口造成二次机械损伤，细胞排斥免疫，粘附性低以及在生物环境中性能不良等问题【3】。

近年来，国内外学者致力于研究具有粘性、弹性、生物相容性、无毒等优良性状的伤口密封水凝胶。

水凝胶具有原位型促进伤口愈合的优点，因而关于该领域的研究在国内外掀起了热潮。

例如，以硼酸为交联剂制备Cur（姜黄素）/PVA（聚乙烯醇）水凝胶，能够大规模合成，不受尺寸限制，并且能有效杀死细菌，加速大鼠皮肤创伤愈合【4】；肽修饰壳聚糖水凝胶促进成纤维细胞增殖，迁移和分泌以及促进生长因子的生长进.促进皮肤愈合【5】；由重组蛋白或白蛋白形成的用于外科手术粘合的生物粘合剂；由藻酸盐多糖制备的伤口敷料；利用可见光固化的肝素水凝胶，不仅可以引入生长因子，而且能够减少凝胶形成时间【6】；通过光交联重组人蛋白质原弹性蛋白，形成具有可调粘附性能的生物相容性和高弹性水凝胶密封剂【7】。

水凝胶具有三维高度水合的聚合物网络，当放在溶液中时，与干重相比，可以容纳多达二十至四十倍的水。

由于其独特的物理性质，这些网络可以成型或铸造成各种大小和形状。

胶原作为天然的高亲水性的多肽类高分子，是生物体内的一种纤维蛋白，在人体中总蛋白含量中占25%-33%，大量存在于骨，软骨和皮肤中。

医用密封胶的研究进展魏增江;孙兆霞;何泽文【摘要】回顾近年来医用密封胶的研究进展,对医用密封胶的类别及各类密封胶的制备技术路线及优缺点做一综述,并展望医用密封胶发展方向和应用前景.【期刊名称】《中国医疗器械信息》【年(卷),期】2018(024)007【总页数】3页(P30-32)【关键词】医用密封胶;生物医学工程材料【作者】魏增江;孙兆霞;何泽文【作者单位】广东省食品药品监督管理局审评认证中心广东广州 510080;广州医科大学附属第一医院广东广州 510120;广东省食品药品监督管理局审评认证中心广东广州 510080【正文语种】中文【中图分类】TQ433医用密封胶属于生物医学工程材料范畴。

医用密封胶使用前一般是以液体状态存在，使用过程中变为凝胶，最终起到黏结创面、止血、防堵漏、防渗液、防粘连等作用。

当前已有多种医用密封胶产品已应用于临床，如：天然成分密封胶（纤维蛋白类胶）、半合成胶（明胶及白蛋白类胶）、全合成胶（丙烯酸酯类和聚乙二醇类胶）。

上述几类医用密封胶各有各的优缺点。

如：纤维蛋白类密封胶具有良好的生物相容性且易被人体吸收，但其力学性能（黏结强度）低；而全合成的丙烯酸酯类具有良好的黏结强度，但是具有一定的毒性。

这类产品虽然现在已应用在临床上，但是实际使用过程中还存在一定的局限性。

本文综述了现有医用密封胶的种类、黏结（或成胶）机制、以及临床应用情况，探讨了医用密封胶的发展方向。

1.自然产物衍生密封胶天然成分衍生的密封胶主要有纤维蛋白类、壳聚糖类、胶原类、明胶类等。

接下来以纤维蛋白胶为典型产品进行该类产品的介绍。

纤维蛋白胶是一种典型的基于自然凝血机制的密封胶。

纤维蛋白胶十九世纪70年代首先在欧洲商业化，随后在欧洲、加拿大、日本广泛应用。

考虑到该类产品存在病毒传播的风险，美国FDA在1998年禁止使用该类产品。

该类产品的主要成分为纤维蛋白原、凝血酶、凝血因子Ⅷ、抑肽酶（纤维蛋白溶解抑制剂）。