膀胱脱细胞基质预凝胶水溶液的微流变特性研究

脱细胞角膜基质的制备及其超微结构
脱细胞角膜基质是一种由角膜细胞分泌的复杂的结构，它是角膜的主
要组成部分，主要由蛋白质、糖蛋白、细胞外基质和细胞内基质组成。

脱细胞角膜基质的制备是角膜研究的重要环节，它可以帮助我们更好
地了解角膜的结构和功能。

脱细胞角膜基质的制备主要包括两个步骤：细胞溶解和细胞悬液凝固。

首先，将角膜细胞悬液加入溶解剂，如溴化钠或溴化钾，使细胞膜破裂，释放出细胞内的蛋白质和糖蛋白，形成细胞悬液。

然后，将细胞
悬液加入凝固剂，如乙醇或乙醚，使其凝固，形成脱细胞角膜基质。

脱细胞角膜基质的超微结构可以通过显微镜观察。

它由蛋白质、糖蛋白、细胞外基质和细胞内基质组成，其中蛋白质和糖蛋白是角膜细胞
分泌的，细胞外基质是由细胞外基质分子组成的，而细胞内基质是由
细胞内基质分子组成的。

蛋白质和糖蛋白主要由多肽链组成，细胞外
基质主要由纤维素、凝胶蛋白、糖原和细胞外基质分子组成，而细胞
内基质主要由细胞内基质分子组成，如细胞膜蛋白、细胞膜糖蛋白、
细胞膜糖原和细胞膜脂质等。

脱细胞角膜基质的制备及其超微结构的研究对于更好地了解角膜的结
构和功能具有重要意义。

它可以帮助我们更好地了解角膜的结构和功能，从而为角膜疾病的治疗提供有效的指导。

此外，脱细胞角膜基质
的制备及其超微结构的研究还可以为角膜移植提供有效的指导，从而
改善角膜移植的成功率。

基于席夫碱键的可注射糖肽水凝胶的制备及性能赵麒;何婉莹;段莉洁;张瑜;于双江;高光辉【摘要】以氧化葡聚糖( ODEX)和聚赖氨酸-聚乙二醇-聚赖氨酸( PLL24-PEG-PLL25)三嵌段聚合物为前驱体，通过ODEX中的醛基与PLL中的氨基之间的席夫碱键反应，制备了ODEX/PLL24-PEG-PLL25水凝胶.研究了其凝胶强度、降解时间及对阿霉素( DOX)释放量的影响.结果表明，随着ODEX中醛基密度的增加，凝胶强度逐渐增大，最大强度为3100 Pa.流变学研究结果表明，由于ODEX中的醛基与DOX中的氨基存在席夫碱键作用，导致凝胶强度从2160 Pa降至1730 Pa.降解实验结果表明， ODEX/PLL24-PEG-PLL25水凝胶具有较长的降解时间，最长时间达到29 d.药物释放结果表明， ODEX/PLL24-PEG-PLL25水凝胶具有酶促降解释放药物的性能.在Elastase溶液中， ODEX/PLL24-PEG-PLL25水凝胶所载DOX累积释放量达到最大值74.35%.结果表明， ODEX/PLL24-PEG-PLL25水凝胶具有进一步应用于体内局部药物传输的潜力.%The purpose of gel is applied to body with no toxic. Based on dextran, oxidized dextran( ODEX) with the different oxidation extent was prepared. At the same time, the tri-block polymers poly ( lysine )-polyethylene glycol-poly( lysine) ( PLL24-PEG-PLL25 ) was synthesized, which becomes hydrogels through the reaction between the dextran aldehyde groups and the poly-L-lysine amino groups via Schiff’ s base formation. The storage modulus, degradation time of gel, and release of doxorubicin ( DOX ) were characterized. The results showed that gel strength increased gradually with the increasing density of aldehyde in ODEX, and the maximum storage modulus was 3100 Pa. The rheological test indicates that the storage modulus was reduced from 2160P a to 1730 Pa, due to the Schiff’ s effect between ODEX aldehyde group and DOX amine group. The gel had a long degradation time up to 29 d. Drug release studies showed that DOX released from carrier gel was triggered by the enzyme. In Elastase solution, DOX release rate had reached up to 74. 35%. The findings reveal that the hydrogel have promising applications in drug delivery in vivo.【期刊名称】《高等学校化学学报》【年(卷),期】2016(037)009【总页数】7页(P1750-1756)【关键词】氧化葡聚糖;聚赖氨酸;酶响应;可注射糖肽水凝胶;控制释放;席夫碱【作者】赵麒;何婉莹;段莉洁;张瑜;于双江;高光辉【作者单位】长春工业大学化学工程学院高分子化学与物理系，长春130012; 中国科学院长春应用化学研究所，生态环境高分子材料重点实验室，长春130022;长春工业大学化学工程学院高分子化学与物理系，长春130012;长春工业大学化学工程学院高分子化学与物理系，长春130012;中国科学院长春应用化学研究所，生态环境高分子材料重点实验室，长春130022;中国科学院长春应用化学研究所，生态环境高分子材料重点实验室，长春130022;长春工业大学化学工程学院高分子化学与物理系，长春130012【正文语种】中文【中图分类】O631化学交联凝胶是高分子链间通过共价键交联而形成的三维网络结构. 常见的化学交联方式包括光交联[1]、自由基聚合[2～5]、酶交联反应[6～9]及点击化学反应[10～13]. 但这类凝胶存在成胶速率较慢及凝胶引发剂有毒性等缺点, 限制了其在生物体内的应用. 近年来, 基于羰基与氨基缩合成亚氨键(席夫碱键)交联反应型凝胶的研究屡见报道[14～17]. 利用这种化学键的特性, Deng等[18]合成了三重醛基改性的2-(羟甲基)-2-甲基丙烷-1,3-二醇作为交联剂, 与聚乙二醇的酰肼衍生物(NH2NH-PEG-NHNH2)反应制得了具有良好可恢复特性的水凝胶. Patenaude等[19]分别合成了酰肼功能化和醛基功能化的聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)寡聚物, 并将这2种功能化的PNIPAM以等质量比共混后, 形成的水凝胶在25～37 ℃之间具有良好的可恢复性. Wu等[20]分别合成了醛基功能化的四臂聚乙二醇(4-arm PEG-FA)和四臂-聚乙二醇-聚-L-赖氨酸星型嵌段共聚物(PPLL), 并将这2种聚合物以不同的体积比混合后形成水凝胶, 在pH值为7.4, 6.8和6.0的PBS溶液中具有不同的降解速率. 这类基于席夫碱的反应具有反应简单高效、副产物为水及不需要额外引入引发剂等特点, 但关于凝胶的pH响应及温度响应报道较多, 而关于酶响应的报道较少.葡聚糖是一类有良好生物相容性和可降解性的天然多糖[21,22], 糖环中含有大量—OH, 通过将部分—OH氧化为—CHO作为化学结合位点, 与聚合物中—NH2键合形成席夫碱键, 具有反应活性高及交联度精细可控的特点. Miano等[23]研究了氧化葡聚糖(ODEX)与聚乙烯亚胺(PEI)水凝胶在抗菌方面的应用效果, PEI是具有高电荷密度的有机大分子, 对化脓性链球菌具有很好的杀伤效果, 但高电荷密度使PEI 具有很强的细胞毒性. 氧化葡聚糖具有良好生物相容性, 将ODEX与PEI通过席夫碱键合, 形成ODEX/PEI凝胶, 在降低PEI的毒性的同时具有很好的杀菌效果.聚赖氨酸(PLL)是一种微生物代谢产物, 易溶于水, 可降解为赖氨酸. Wu等[24]设计了一种氨基酸基纳米凝胶注射型水凝胶作为药物传输体系, 带负电荷的聚乙二醇-b-聚谷氨酸(PPLG)与带正电荷的羟丙基壳聚糖/聚乙二醇-b-聚赖氨酸(HPCS/PPLL)通过离子交联; 同时带醛基的胆固醇修饰的氧化葡聚糖(OCDEX)纳米凝胶与带氨基的HPCS/PPLL间发生基于席夫碱键反应形成物理化学交联水凝胶; 通过担载白介素-2、干扰素-γ和阿霉素进行肺癌的治疗, 实验结果表明, 这种载药体系可以更高效率地抑制肿瘤, 降低体内的药物副作用.本文用聚赖氨酸(PLL)对聚乙二醇(PEG)侧基进行修饰, 得到PLL24-PEG-PLL25三嵌段型聚合物, 再与氧化葡聚糖(ODEX)共聚, 制备了具有化学交联的ODEX/PLL24-PEG-PLL25水凝胶; 考察了水凝胶的强度和降解时间及阿霉素在凝胶体系中的释放情况.1.1 试剂与仪器葡聚糖(Mw=100000, 分析纯)、聚乙二醇(PEG, Mn=2000, 分析纯)、盐酸阿霉素(DOX·HCl, 生物试剂)和噻唑蓝(MTT, 生物试剂), Sigma-Aldrich公司; N6-苄氧羰基-L-赖氨酸环内酸酐[L-Lys(CBZ)-NCA, 分析纯], 成都蒽莱生物科技有限公司; 高碘酸钠和盐酸羟胺(分析纯), 百灵威化学试剂; 对甲苯磺酰氯(PTSC, 分析纯), 国药基团化学试剂有限公司; 其它试剂均为分析纯, 北京化工厂.德国Bruker公司Bruker AM-400M型核磁共振(1H NMR)仪, 分别将PLL24-PEG-PLL25和ODEX溶于氘代氯仿(CDCl3)或氘代重水(D2O)中, 以0.01%(体积分数)四甲基硅烷(TMS)为内标, 扫描84次; 美国Bio-Rad公司Bio-Rad Win-IR型傅里叶变换红外光谱(FTIR)仪, 溴化钾压片, 扫描范围4000～500 cm-1; 美国Micrion公司Micrion FEI PHILIPS型场发射扫描电子显微镜(SEM); 奥地利Anton Paar公司Anton Paar@Physica MCR 301流变仪, 将300 μL混合溶液置于流变仪底板上, 采用直径为25 mm平板转子, 在37 ℃下进行测试, 测试距离为0.5 mm, 应变幅度1%, 频率1 Hz.1.2 PLL24-PEG-PLL25, ODEX和ODEX/PLL24-PEG-PLL25水凝胶的制备将40 g PEG用200 mL二氯甲烷充分溶解, 依次加入19.2 g对甲苯磺酰氯(PTSC)和5.6 g氢氧化钾, 搅拌72 h后倒入分液漏斗, 用50 mL蒸馏水洗涤, 分液后产物在二氯甲烷溶液中, 用MgSO4于室温干燥12 h, 用乙醚沉降, 室温下真空干燥12 h后得到聚合物CH3-Ph-SO2-PEG-SO2-Ph-CH3. 将20 g CH3-Ph-SO2-PEG-SO2-Ph-CH3用500 mL氨水充分溶解, 加入20 g氯化铵, 于25 ℃反应96 h后, 向反应液中加入200 g氯化钠, 用CH2Cl2萃取, 用MgSO4于室温干燥12 h后, 用乙醚沉降, 室温下真空干燥12 h得到聚合物NH2-PEG-NH2. 将1 g NH2-PEG-NH2加入100 mL干燥的甲苯中, 于130 ℃共沸除水2 h, 用真空泵抽干甲苯; 依次加入40 mL干燥的DMF和31 g L-Lys(CBZ)-NCA, 于30 ℃反应72 h后用乙醚沉降, 真空干燥得到浅黄色聚合物PLL24-b-PEG-b-PLL25; 将PLL24-b-PEG-b-PLL25用30 mL三氟乙酸(TFA)溶解后加入6 mL氢溴酸(HBr)反应1 h后, 装入透析袋中, 在去离子水中透析72 h后冻干, 得到PLL24-PEG-PLL25.将10 g葡聚糖用200 mL二次蒸馏水充分溶解, 分别加入6.65, 4.44和3.33 g高碘酸钠(NaIO4), 蔽光室温反应1.5 h, 装入透析袋中, 在去离子水中透析72 h, 得到氧化度分别为51.8%, 36.6%和24%的ODEX, 分别命名为ODEX 1, ODEX 2和ODEX 3. ODEX的氧化度与醛基含量通过盐酸羟胺法测定[25], ODEX中醛基与盐酸羟胺反应, 生成化合物肟的同时释放一分子盐酸, 通过测定酸碱滴定测定pH值可以间接测出ODEX的氧化度和醛基含量.将PLL24-PEG-PLL25和ODEX分别溶于PBS(pH=7.4)缓冲溶液中, 浓度均为200 mg/mL. 用1 mol/L HCl调节PLL24-PEG-PLL25的pH值为7.4. 凝胶总体积设定为500 μL, ODEX 1, ODEX 2, ODEX 3和PLL24-PEG-PLL25溶液体积比分别为362∶138, 400∶100和410∶90, 将2种溶液放入小玻璃瓶中混合, 通过涡旋仪振荡10 s后于37 ℃静置; 通过倒置法观察凝胶成胶时间, 3种凝胶成胶的时间分别为15, 130和256 s. 根据ODEX氧化度, ODEX/PLL24-PEG-PLL25凝胶分别命名为Gel1, Gel2和Gel 3. 将0.5 mg DOX加入88 μL(200 mg/mL) PLL24-PEG-PLL25溶液中, 充分溶解, 加入402 μL(200 mg/mL) ODEX溶液置于小玻璃瓶中, 用涡旋仪振荡10 s, 于37 ℃静止5 min, 得到载药凝胶Gel 3+DOX.1.3 体外降解实验用Tris(pH=7.4)缓冲溶液溶解Elastase, 酶的活力为5 U/mL. 以Elastase溶液作为实验组, PBS(pH=7.4)缓冲溶液作为对照组, 各吸取5 mL分别加入到ODEX/PLL24-PEG-PLL25凝胶中, 在37 ℃及75 r/min的恒温摇箱中进行降解实验; 按照预定时间, 用滤纸吸干小玻璃瓶中降解后的溶液, 称重后加入相同体积降解溶液; 每组3个平行样. 凝胶质量剩余率(%)=(mt / m0)×100(其中, mt表示凝胶降解后净质量, m0表示凝胶初始质量).1.4 体外药物释放用Tris(pH=7.4)缓冲溶液溶解Elastase和Proteinase K, 酶活力为5 U/mL. 分别以PBS(pH=7.4)、 Elastase溶液、 Proteinase K溶液(以下酶溶液均按上述方法配制)作为释放介质, 每个玻璃瓶加入量为5 mL. 将Gel 3+ DOX凝胶置于37 ℃及75 r/min的恒温摇箱中, 开始释放实验, 按照预定时间, 取出释放降介质3 mL, 加入相同体积新鲜释放介质. 阿霉素的释放浓度通过荧光光谱仪测定, 所有实验平行进行3次.2.1 PLL24-PEG-PLL25, ODEX和ODEX/PLL24-PEG-PLL25的合成及表征用NH2-PEG-NH2引发L-Lys(CBZ)-NCA的开环聚合, 得到了PLL24-b-PEG-b-PLL25嵌段聚合物, PLL24-b-PEG-b-PLL25在CF3COOH/HBr体系中脱去苄基, 得到PLL24-PEG-PLL25单体; 用高碘酸钠氧化葡聚糖, 得到ODEX, 合成路线如Scheme 1 所示.图1给出PLL24-PEG-PLL25的 1H NMR谱. 由图1可见, δ 3.64～3.72处为PEG亚甲基的吸收峰, δ 3.18～3.42处为嵌段链中赖氨酸邻近氨基的亚甲基对应氢的特征吸收峰; δ 1.48～1.91处为亚甲基对应氢的特征吸收峰. 对a和f特征峰进行积分, 可得到PLL聚合度为49, 由于PEG两端同时引发聚合, 因此PLL链节数分别为24和25, 表明合成了PLL24-PEG-PLL25.图2给出ODEX的 1H NMR谱图. 烷基氢谱呈单峰分布(δ 4.72～4.89), 而糖环上其它氢谱以多重峰的形式出现(δ 3.31～3.82); 醛基特征峰为δ 9.54～9.69, 说明葡聚糖中羟基被氧化成醛基.图3给出ODEX和ODEX/PLL24-PEG-PLL25的红外光谱. 图3谱线a中, 特征吸收峰分别为羟基(3400 cm-1)及非醛基上的羰基(1670 cm-1). 图3谱线b中, 2900, 1330和1460 cm-1 处分别对应PEG上C—H 的伸缩振动吸收峰和弯曲振动吸收峰;在1090 cm-1 处出现PEG醚键伸缩振动峰; 在3345, 1595 cm-1处出现PLL中N—H的伸缩振动峰和弯曲振动峰, 证明合成了PLL24-PEG-PLL25. 对比 ODEX/PLL24-PEG-PLL25和ODEX的红外光谱可知, ODEX/PLL24-PEG-PLL25 中 1735 cm-1 处的羰基特征吸收峰消失, 在1690 cm-1处出现亚胺基特征吸收峰, 说明凝胶单体通过席夫碱反应形成水凝胶. 由于凝胶所形成的交联网络限制了PLL24-PEG-PLL25分子链的运动, 导致反应不完全, 在3345和1595 cm-1 处出现了氨基特征吸收峰.2.2 席夫碱键水凝胶的制备和表征以ODEX和PLL24-PEG-PLL25为前驱体制备水凝胶, 通过计算使ODEX中醛基与PLL中氨基等摩尔混合, 形成水凝胶. 制备过程如Scheme 2所示.在ODEX制备过程中, 通过控制Dextran/NaIO4投料比, 制备了3种不同氧化度的ODEX. 在相同浓度下, 凝胶成胶时间逐渐减小, 即tGel 1< tGel 2< tGel 3, 随着ODEX中醛基密度的降低, 与PLL24-PEG-PLL25中氨基接触概率减少, 成胶时间减慢; 其中Gel 1与Gel 2成胶时间较快, 分别为15和130 s; 但研究发现, 较为合理的体内成胶时间为3～5 min[26], 因此重点考察了Gel 3凝胶的物理化学性质. 图4(A)和(B)分别为Gel 3和Gel 3+DOX 的SEM照片, 可见2种凝胶均为多孔结构, 其中Gel 3凝胶结构较Gel 3+DOX凝胶结构致密. 由图4(C)可见, 冻干的水凝胶内部为多孔结构, 孔的尺寸在3 μm左右, 由图4(C)插图可见, Gel 3凝胶的物理状态为淡黄色透明胶体.从图4(D)可见, 凝胶孔径变大, 尺寸在4 μm左右, 这是由于DOX中含有氨基, 与ODEX的醛基形成席夫碱键, 减小了PLL中氨基与ODEX中醛基接触概率, 导致凝胶孔径变大, 从图4(D)插图可以看出, Gel 3+DOX在常温状态下呈红色.2.3 席夫碱键水凝胶的流变学性能考察了ODEX/PLL24- PEG-PLL25凝胶储能模量(G′)和损耗模量(G″)随时间的变化情况. 其中储能模量(G′)和损耗模量(G″)的交点为凝胶点(P). 由图5可见, 随着ODEX氧化度增加, 醛基密度增大, ODEX与PLL中氨基交联概率增大, 凝胶储能模量(G′)增大; 3种凝胶储存模量(G′)大小顺序为图6为凝胶Gel 3和载药凝胶Gel 3+DOX的强度变化曲线. 可以看出, 2种凝胶样品均出现了凝胶点, 当加入DOX组分时, 成胶时间从240 s(凝胶点)延长到270 s(凝胶点). 在5400 s时, 凝胶储存模量(G′)从2160 Pa降至1730 Pa, 这是因为DOX中含有—NH2, 与PLL中—NH2形成了竞争关系, 使PLL24-PEG-PLL25中与ODEX交联的氨基数目减少, 凝胶强度降低.2.4 Gel 3+DOX的降解性能以Elastase溶液作为降解质溶液, PBS(pH=7.4)缓冲溶液作为对照组, 研究了Gel 3+DOX凝胶体外降解行为. Gel 3+DOX凝胶在降解过程中质量变化是其溶胀行为和降解行为共同作用的结果. 由图7可见, 凝胶呈现出高溶胀的特点, Gel3+DOX凝胶在Elastase溶液中质量增长达到最大值, 质量变化率达到155%; 而Gel 3+DOX凝胶在PBS缓冲溶液中溶胀情况低于在Elastase溶液中溶胀情况, 质量变化率为152%; 在溶胀15 d时, Gel 3+DOX凝胶开始降解, 从质量剩余率可以推算出Gel 3+DOX凝胶Elastase溶液中降解速度快; 在溶胀29 d时, Gel3+DOX凝胶质量剩余达到17%, 说明Gel 3+DOX凝胶具有酶促降解的特点.2.5 药物的体外释放分别采用Elastase和Proteinase K溶液作为体外模拟药物释放环境, 以PBS缓冲溶液为对照组, 进行模拟体外释放, 结果如图8所示. 实验结果证明, DOX在Elastase和Proteinase K溶液中累积释放量明显优于对照组PBS溶液中阿霉素的释放量. 25 d后, DOX的累积释放量分别达到74.35%, 69.30%及49.91%, 显示出Gel 3凝胶具有酶促降解的特点. 药物释放检测呈现出早期释放快, 后期释放慢的特点. 由于药物释放曲线受到分子扩散和网络降解两个因素控制, 释放初期, 部分药物未键合到ODEX中, DOX通过分子运动从凝胶孔隙扩散到降解质溶液中, 释放较快; 随着凝胶降解, DOX通过席夫碱键水解缓慢释放出来, 达到了缓慢控制释放的目的. 采用化学改性方法制备了ODEX与PLL24-PEG-PLL25聚合物, 通过席夫碱键键合作用, 在不外加交联剂的条件下制备ODEX/PLL24-PEG-PLL25水凝胶. 由于ODEX氧化度不同, 导致凝胶交联点数目不同, 因此凝胶成胶时间也不同. 当ODEX 氧化度为24.0%时, 成胶时间为256 s, 满足体内注射条件. SEM结果显示凝胶孔完整性好, 孔壁厚, 孔径为20 μm. ODEX/PLL24-PEG-PLL25水凝胶对小分子药物DOX具有键合作用, 且这种载药水凝胶具有酶促降解释放药物的特性, 其中在Elastase溶液中DOX释放量最大, 累积释放量达到74.35%. 表明Gel 3水凝胶具有作为抗癌药物输送及缓释的优点, 有望作为抗癌药物载体获得应用.† Supported by the National Natural Science Foundation of China(No. 21204081).。

高分子多糖水凝胶功能材料研究与应用进展摘要：与传统高分子水凝胶材料相比，高分子多糖水凝胶因其具有环境友好型、生物相容性、特殊功能性、生物可降解性等优势而倍受重视。

综述了以植物多糖、海洋多糖、微生物多糖及其复合多糖为原料的多糖水凝胶功能材料的制备方法、功能特性和产品表征方法，介绍了多糖水凝胶材料在医药卫生、食品、化妆品、农业和环保等领域的应用情况，分析了多糖水凝胶在生物传感器、生物反应器、人工智能材料和抗菌材料等领域的应用前景，并指出提高材料性能与功能特性、分析凝胶形成机理和功能材料模拟等是未来多糖水凝胶研究的重点。

关键词：高分子多糖；水凝胶；功能材料；研究进展；应用多糖水凝胶是多糖利用的一个重要方面，水凝胶是一类具有三维交联网络结构，能够吸收并保持大量水分，而又不溶于水的功能高分子材料。

水凝胶自身的结构使其同时具备固体和液体的性质，即力学上表现出类固体性质，而在热力学上则表现出类液体行为[1-2]。

水凝胶因其具有低成本、多孔性、较高力学强度、光学透明性、生物可降解性、高溶胀率、生物相容性、刺激响应性等特性，被广泛应用于食品、化妆品、医药卫生、农业、环保等领域。

水凝胶按照制备原料的不同可分为天然高分子水凝胶和合成高分子水凝胶[3]。

用于制备水凝胶的天然高分子包括胶原/明胶、透明质酸、海藻酸盐、纤维素、黄原胶、魔芋葡聚糖、壳聚糖等[4-6]。

用于制备水凝胶的合成高分子包括聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙二醇和聚乙烯醇等。

近年来，高分子多糖如纤维素、半纤维素、壳聚糖、海藻酸钠、黄原胶以及透明质酸等因其优越的生物相容性、天然可降解性以及丰富的来源等特点，越来越多地被用作制备水凝胶的原料，拓宽了多糖的应用领域。

多糖水凝胶材料包括互穿聚合物网络多糖胶、多糖类接枝共聚水凝胶、多糖类大孔冻凝胶和多糖类智能水凝胶。

其中多糖类智能水凝胶，通过在多糖类水凝胶中引入具有刺激响应性的化学基团，从而可以利用大分子链或链段的构象或基团的重排使其内部体积发生突变。

细菌纳米纤维素复合抗菌水凝胶敷料的性能研究张丽;袁海彬;陈琳;洪枫【摘要】为了保留细菌纤维素(BNC)独特的纳米三维网络结构,并改善其用于敷料时性能单一的不足,通过旋转浸渍法,将BNC与海藻酸钠(SA)、聚乙烯醇(PVA)复合,再置于硼酸(BA)-氯化钙溶液中浸渍交联,得到力学性能增强、抗菌效果显著、促凝血优异的复合水凝胶敷料.通过场发射电子显微镜、红外光谱、拉力测试、水蒸气透过率、抑菌圈和振荡法抗菌测试、全血凝固时间测定等手段表征了复合抗菌水凝胶的结构和性能.结果表明,SA、PVA与BNC实现了很好的复合,最大断裂拉力比纯BNC提高了3倍,杨氏模量提高了5倍多;复合抗菌水凝胶具有良好的水蒸气透过率,达到751.8±40 g/m2/24h;SA/PVA/BNC水凝胶具有广谱抗菌性能和良好的促凝血效应,在功能性敷料领域应用潜力巨大.【期刊名称】《纤维素科学与技术》【年(卷),期】2019(027)002【总页数】9页(P31-38,58)【关键词】细菌纤维素;海藻酸钠;聚乙烯醇;硼酸;抗菌敷料【作者】张丽;袁海彬;陈琳;洪枫【作者单位】东华大学化学化工与生物工程学院微生物与工业生物技术研究组,上海 201620;东华大学化学化工与生物工程学院微生物与工业生物技术研究组,上海201620;东华大学化学化工与生物工程学院微生物与工业生物技术研究组,上海201620;东华大学化学化工与生物工程学院微生物与工业生物技术研究组,上海201620【正文语种】中文【中图分类】TB332皮肤烧创伤护理中最常见的并发症为伤口感染，此过程伴随着大量渗出液，致使多种生长因子和细胞外基质被分解，表皮生长和伤口愈合过程受阻[1]。

敷料是临床上广泛使用的一种治疗皮肤创伤的医用材料，能为创口提供一个湿润的环境从而加速伤口的愈合。

传统敷料主要包括干纱布、油纱、绷带等，主要由棉纤维织成[2-3]，用于感染性伤口无抗菌效果，渗液管理能力有限，无法促进伤口愈合。

聚乙烯醇水凝胶的制备及应用进展吴李国　章悦庭　胡绍华(东华大学纤维材料改性国家重点实验室,上海,200051)摘要　综述了PVA 水凝胶的制备进展,详细介绍了PVA 水凝胶的最新应用研究。

关键词:聚乙烯醇,水凝胶,制备,应用中图法分类号:TQ31 高分子凝胶是线性高分子链通过交联形成三维网状结构,再经过大量溶剂溶胀形成的一种胶态物质[1]。

“凝胶”的称谓是由胶体化学创始人Graham 于19世纪后半叶提出的。

最早的凝胶应用可以追溯到中国古代的豆腐制作。

现代的凝胶研究则始于水溶胶领域明胶的研究[2]。

最初的凝胶研究只限于凝胶的溶胀等基本现象,例如对天然橡胶在有机溶剂中溶胀时压力与浓度的关系等等。

20世纪30年代起,科学家开始系统地研究凝胶化(Gelation )过程,主要体现在基础理论的研究和工艺学研究两方面。

Flor y 提出了利用单体聚合制造网络的临界条件,此后,Flor y 又和R ehner 提出了网络结构的溶胀理论。

Eldridge 和Ferr y 则研究了热可逆溶胶的凝胶点和聚合物浓度的关系。

凝胶按照分散相介质的不同而分为水凝胶(hydro -gel )、醇凝胶(alc ogel )和气凝胶(aerogel )等。

因此,水凝胶的分散相介质是水,它是由水溶性分子经过交联后形成的,能够在水中溶胀并且保持大量水分而不溶解的胶态物质。

20世纪50年代,日本人曾根康夫[3]最早注意到聚乙烯醇(P V A )水溶液的凝胶化现象。

由于P V A 水凝胶除了具备一般水凝胶的性能外,特别具有毒性低、机械性能优良(高弹性模量和高的机械强度)、吸水量高和生物相容性好等优点,因而倍受青睐。

P V A 水凝胶在生物医学和工业方面的用途非常广泛。

这里就PV A 水凝胶最新的制备和应用研究进展作一综述。

1　PVA 水凝胶的制备PVA 水凝胶的制备按照交联的方法可分为化学交联和物理交联。

化学交联又分辐射交联和化学试剂交联两大类。

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第13卷 第7期 2011 年 7 月辽宁中医药大学学报JOURNAL OF LIAONING UNIVERSITY OF TCMVol. 13 No. 7 Jul . ，20111 鼻腔给药系统的特点鼻腔给药是传统的给药方式，在耳鼻喉科应用极为广泛，一般用来治疗各种鼻腔和鼻窦疾病，也可用于与鼻病有关的邻近器官疾患的辅助用药[1]。

由于鼻黏膜分布着丰富的血管，药物可直接进入体循环，有效避免肝的首过效应，尤其适用于无注射条件、不便口服药物的给药部位[2]。

常用的鼻黏膜给药剂型有滴鼻剂、喷雾剂和气雾剂、膜剂、微球制剂、凝胶剂和脂质体等。

鼻黏膜给药的优点主要有：①鼻黏膜内血管丰富，鼻黏膜渗透性高，有利于全身吸收；②可避免肝首过效应、消化道内代谢和药物在胃液中的降解；③吸收程度和速度有时可与静脉注射相当；④鼻腔内给药方便易行[3]。

鼻用凝胶剂与普通的滴鼻剂相比，延长了药物的作用时间；与口服制剂相比，剂量降低，同时减少了药物毒副作用的发生率，从而使药物能更好地发挥药效[4]。

梅妮等[5]给家兔分别予10mg 盐酸利多卡因静脉注射剂、鼻腔凝胶剂、鼻腔溶液剂和口服溶液剂后，后三者的绝对生物利用度分别为（99.73±20.92）%、（58.45±14.10）%、（27.15±6.47）%，方差分析和双单侧t 检验结果显示，鼻腔凝胶剂与静脉注射剂吸收程度等效。

鼻腔给药的有效性与鼻腔的解剖结构密切相关。

鼻中隔将鼻腔分为左右两个腔，鼻腔长度约12~15cm，容积约15mL，鼻黏膜总面积约为150cm 2，鼻黏液的平均pH 值为5.5~6.5[6]。

鼻腔主要吸收部位是鼻中隔和鼻甲黏膜表面，鼻黏膜上皮仅由一层纤毛柱上皮细胞构成，药物吸收有效面积大，上皮细胞下面毛细血管丰富，药物渗透性能高，吸收迅速，且生物利用度高；药物由毛细血管直接进入体循环，可避免肝脏的首过效应以及药物在胃肠道中代谢等作用的影响。

原位形成基于药物传送和组织再生的壳聚糖水凝胶原位形成水凝胶的简单溶胶-凝胶法过渡是更切实可行的可注射水凝胶作为药物传递和组织再生。

先进的原位凝胶系统可以轻松高效地形成由不同的机制在原地。

壳聚糖是一种广泛用于生物医学应用中由于其良好的生物相容性、低免疫原性和特定的生物活性的天然多糖。

基于壳聚糖的原位凝胶系统早已得到重视作为智能材料发展的几个生物医学应用程序，如药物传递系统和再生医学。

在此，我们审查基于壳聚糖和机制参与水凝胶形成，典型的原位凝胶系统和报告的壳聚糖基原位凝胶在药物释放和组织再生中的应用研究进展。

最后，还简要介绍基于壳聚糖的原位形成水凝胶的发展前景。

1.介绍水凝胶是高分子材料具有三个三维网络，有越来越多的注意，在生物医学领域中作为载体的药物、蛋白、细胞，和其他，由于其良好的生物相容性、溶质渗透率和可调节的释放特性[1]。

大量的水在它在高水含量和软表面性质的结果是字符，使它们在周围组织上妥协和良好的生物相容性会导致其结构内支护能力。

自水凝胶的发展在20 世纪60 年代，已经被众多研究适应水凝胶作为生物材料。

特别是，原位形成凝胶，通常显示在原位站点在哪里他们管理成体，溶胶-凝胶过渡展览有前途电位的临床应用。

它是更切实可行的范围内，适用于热带给药的原位形成水凝胶，注射植入，组织工程支架[2-5]。

药物/单元格可以混入水溶胶为像注射药方便，然后封装药物/细胞凝胶油库形成原位。

原位凝胶系统可能可以缓解与当代再生医学方法和支架相关的几个缺点。

为主，他们尽量减少侵袭性开放的外科技术，可以符合复杂的三维几何形状，这是植入给药系统，修复的创伤和再生后肿瘤切除术的关键。

更重要的是，这样可能会导致更快和完整再生的细胞和生长因子本地交货壳聚糖，仅次于纤维素，二个最丰富的天然多糖具有其他聚合物，无毒性，生物相容性和生物可降解性等许多优点。

壳聚糖是阳离子多糖(1，4) 的基本化学结构与内部-链接的2-amino-2-deoxy-D-glucans，由部分脱乙酰甲壳素所得后处理海鲜废物产生的商业。

《荧光水凝胶的制备及其传感应用研究》篇一一、引言荧光水凝胶作为一种新型的智能材料，在生物医学、环境监测、药物传递等领域具有广泛的应用前景。

其独特的物理化学性质和生物相容性使其成为近年来研究的热点。

本文将详细介绍荧光水凝胶的制备方法、性质及其在传感应用领域的研究进展。

二、荧光水凝胶的制备1. 材料与试剂制备荧光水凝胶所需的材料包括：水凝胶基质、荧光染料、交联剂、催化剂等。

这些材料应选择生物相容性好、无毒无害的试剂，以保证水凝胶在生物医学领域的应用安全性。

2. 制备方法荧光水凝胶的制备主要包括溶胶-凝胶转变过程。

首先，将水凝胶基质与荧光染料、交联剂等混合，形成均匀的溶液。

然后，通过催化剂的作用，使溶液发生溶胶-凝胶转变，形成具有三维网络结构的荧光水凝胶。

三、荧光水凝胶的性质1. 荧光性质荧光水凝胶具有优良的荧光性质，可以在特定波长的激发光下发出强烈的荧光。

其荧光强度、颜色等可调，可满足不同传感应用的需求。

2. 物理性质荧光水凝胶具有良好的生物相容性、无毒性、可降解性等物理性质，使其在生物医学领域具有广泛的应用前景。

此外，其三维网络结构赋予了水凝胶良好的保水性、弹性等机械性能。

四、传感应用研究1. 生物传感器荧光水凝胶可用于制备生物传感器，用于检测生物分子、细胞、病毒等。

通过将荧光水凝胶与目标物质结合，利用其荧光性质进行定量检测。

此外，荧光水凝胶的生物相容性和可降解性使其在体内传感器领域具有潜在应用价值。

2. 环境监测荧光水凝胶还可用于环境监测，如检测污染物、有毒物质等。

通过将荧光水凝胶暴露在环境中，利用其荧光性质对污染物进行定量检测，为环境保护提供有力支持。

3. 药物传递与释放荧光水凝胶可用于药物传递与释放系统。

通过将药物分子与荧光水凝胶结合，利用其三维网络结构实现对药物的控释。

同时，通过监测荧光水凝胶的荧光性质，可以实时了解药物在体内的分布和释放情况，为药物研发和优化提供有力支持。

五、结论与展望荧光水凝胶作为一种新型的智能材料，具有独特的物理化学性质和生物相容性，在生物医学、环境监测、药物传递等领域具有广泛的应用前景。