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生物可降解材料的降解行为研究进展王立新【摘要】生物可降解材料在生物医学领域得到了广泛的关注.本文介绍了聚乳酸、聚乙丙交酯、壳聚糖、丝素、胶原等生物可降解材料的降解行为研究进展.【期刊名称】《现代丝绸科学与技术》【年(卷),期】2008(023)001【总页数】3页(P27-29)【关键词】降解行为;生物材料;PLA;PGA;壳聚糖;丝素;胶原【作者】王立新【作者单位】苏州大学材料工程学院,江苏,苏州,215021【正文语种】中文【中图分类】TS1生物可降解高分子材料是指在特定条件或自然条件下能够被化学试剂或微生物或酶降解的材料，它们应具有良好的生物相容性且降解产物对机体不产生毒副作用。
生物可降解材料有合成材料，如：聚乳酸(PLA)、聚乙丙交酯(PLGA)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(PEVA)、聚ε-己内酯(PCL)等；天然材料如：胶原、明胶、壳聚糖、纤维蛋白、丝素蛋白等。
本文将介绍几种生物可降解材料的体内或体外降解行为的研究进展。
1 聚乳酸(PLA)聚乳酸具有良好生物相容性和生物可降解性，据报道[1]聚乳酸的体外降解和体内降解均为其酯键的简单水解，生成低聚物和单体，最终产物是CO2和H2O。
麦杭珍等[2]将定量的PLA薄膜分别在弱碱性人工模拟体液、缓冲溶液、活性淤泥和一般土壤中进行降解。
实验表明在4种环境下PLA均可降解，且碱性环境对降解起促进作用，这是因为碱性条件能够促进酯键水解。
作为合成高聚物，分子量的大小也影响到其降解性能。
杨帆等[3]将不同分子量的PLA制成薄膜,再将其投入到pH 7.4的模拟体液中，在37 ℃恒温槽中进行水解,分子量低的样品降解速率快于分子量高的样品。
水解前薄膜表面无裂痕，无孔洞，30 d后出现许多孔洞，裂缝，最终薄膜降解破裂。
马晓妍等[4]研究同样表明聚乳酸在碱液中的降解速率较快且分子量较小时降解速率较快。
由于乳酸分子中有一个手性碳原子，根据其光学活性不同可分为L-乳酸和D-乳酸，常用易得的是聚消旋乳酸(PDLLA)和聚左旋乳酸(PLLA)。
同轴静电纺丝法制备PVA-胶原微纳米纤维张晓莉;汤克勇;郑学晶【摘要】In this paper, the PVA-collagen micro-nano fibers were prepared by coaxial electrospinning technique. The effects of collagen concentration and parameters of the coaxial electrospinning process on the morphology of PVA-collagen were investigated. Results show that the greater shell collagen concentration is, the more easily obtained beaded PVA-collagen micro-nano fibers;when the spinning voltage is 15～20 kV, the spinning distance is 15～20 cm, and the flow rate of shell collagen solution is 0. 1 mL/h, micro-nano fibers with relatively smooth surface can be obtained.%通过同轴静电纺丝技术,制备以胶原为壳层而PVA为核层的微纳米纤维,研究壳层胶原溶液的浓度和同轴静电纺丝工艺参数对PVA-胶原微纳米纤维形貌的影响.研究结果表明:壳层胶原溶液浓度越大,越容易获得串珠状PVA-胶原微纳米纤维;当纺丝电压为15～20 kV,纺丝距离为15～20 cm,壳层胶原溶液流速为0.1 mL/h时,可以获得表面相对光滑的微纳米纤维.【期刊名称】《丝绸》【年(卷),期】2016(053)006【总页数】5页(P6-10)【关键词】胶原;聚乙烯醇;静电纺丝;核壳结构;微纳米纤维【作者】张晓莉;汤克勇;郑学晶【作者单位】郑州大学材料科学与工程学院,郑州450001;中原工学院河南省功能性纺织面料技术重点实验室,郑州450007;郑州大学材料科学与工程学院,郑州450001;郑州大学材料科学与工程学院,郑州450001【正文语种】中文【中图分类】TB383;TQ340.64静电纺丝纤维直径通常分布在几十纳米至几微米之间，所得静电纺丝纤维毡具有极大的比表面积、高孔隙率和相互连通的三维网状结构，因而用途广泛，尤其在生物医学领域，如用在组织工程支架[1-2]和药物控制释放[3-5]等方面。
胶原蛋白的化学改性方法及其应用的研究进展赵景华;吴兆明;丁宇宁;刘文文;颜泽;柯冰冰;沈萍;胡建恩【摘要】胶原蛋白是动物体内重要的结构蛋白质,因具有生物可降解性、生物相容性、无毒等特性而被广泛应用.本文综述了戌二醛、P-环糊精聚轮烷单醛、丙二酸等交联剂对胶原蛋白进行化学改性的方法研究现状,并介绍了胶原蛋白改性材料在止血、药物运输载体、组织工程支架等方面应用的研究进展.【期刊名称】《渔业研究》【年(卷),期】2017(039)002【总页数】10页(P147-156)【关键词】胶原蛋白;化学改性;交联剂【作者】赵景华;吴兆明;丁宇宁;刘文文;颜泽;柯冰冰;沈萍;胡建恩【作者单位】大连海洋大学食品科学与工程学院,辽宁大连116023【正文语种】中文【中图分类】TS254.9胶原蛋白(Collagen)主要存在于动物的皮、骨、软骨、牙齿、肌腱、韧带和血管中，约占动物体内蛋白质总量的30%，是结缔组织中极重要的结构蛋白质，起着支撑器官、保护机体等作用[1]。
胶原蛋白的分子量约为300 kDa，由三条分子量相近的肽链组成，三条肽链相互缠绕，通过氢键连接形成稳定的三螺旋结构。
三条肽链的交联强度高度可变，这与胶原蛋白的类型、组织、物种、年龄等因素密切相关[2-3]；胶原蛋白中含有丰富的甘氨酸(Gly)、脯氨酸和羟脯氨酸，形成典型的(Gly-X-Y)结构(X、Y代表其他氨基酸)，在每条肽链上都有(Gly-X-Y)重复结构出现，它是形成胶原原纤维的主要结构；其中羟脯氨酸是胶原蛋白的特征氨基酸，它可以形成分子内氢键，对于稳定胶原蛋白的三螺旋结构有着重要作用[4]。
胶原蛋白因具有这些独特的结构，而具有生物可降解性、生物相容性、无毒性、低抗原性、细胞黏附等特性[5]。
但是胶原蛋白机械强度低、生物降解速率难以控制、易变性等缺点限制了其应用，对胶原蛋白进行改性不仅能提高胶原蛋白的机械强度、热变性温度等特性，还可以有效控制胶原蛋白的降解速率，使改性后的胶原蛋白材料被广泛用于止血、药物运输载体、组织工程支架等方面[6]。
Advances in Clinical Medicine 临床医学进展, 2023, 13(10), 16276-16281Published Online October 2023 in Hans. https:///journal/acmhttps:///10.12677/acm.2023.13102276中药新型复合敷料在创面修复中应用的研究进展王竭1,2，高杰1,2*1黑龙江中医药大学研究生院，黑龙江哈尔滨2黑龙江中医药大学附属第一医院周围血管病一科，黑龙江哈尔滨收稿日期：2023年9月17日；录用日期：2023年10月11日；发布日期：2023年10月18日摘要中药复合敷料一种结合了传统中药和现代材料科学的创新治疗方法，作为一种潜在的创面修复材料，其在创面修复领域具有广泛的应用前景。
本文将综述中药新型复合敷料在创面修复领域应用的研究进展，旨在创面修复领域的研究提供参考和启示，以期为未来中药新型复合敷料研究提供思路和方向。
关键词中药，新型复合材料，创面修复Research Progress on the Application of New Composite Dressings of Traditional Chinese Medicine in Wound RepairJie Wang1,2, Jie Gao1,2*1Graduate School of Heilongjiang University of Chinese Medicine, Harbin Heilongjiang2Department of Peripheral Vascular Disease, The First Affiliated Hospital of Heilongjiang University of Chinese Medicine, Harbin HeilongjiangReceived: Sep. 17th, 2023; accepted: Oct. 11th, 2023; published: Oct. 18th, 2023AbstractTraditional Chinese medicine composite materials are an innovative treatment method that com-*通讯作者。
2021腱-骨结合部结构化界面修复的研究进展（全文）摘要在运动系统中，腱-骨结合部在运动过程中起到抗拉伸、承载负荷的作用，因此其愈合效果在恢复关节功能方面起到至关重要的作用。
腱-骨界面损伤修复过程多为瘢痕组织形成，从形态结构和生物力学强度方面难以达到理想效果。
而组织工程方法能够从种子细胞、生长因子、支架材料三方面来促进腱-骨愈合效果，是腱-骨愈合发展领域的新方向。
腱-骨结合部存在天然的4层结构，包括肌腱组织、非钙化的纤维软骨组织、钙化的纤维软骨组织和骨组织。
腱-骨愈合与多因素相关，由于软-硬组织之间界面愈合容易形成瘢痕，以及损伤造成纤维软骨区域缺乏血供及骨量丢失，最终导致腱-骨愈合缓慢且质量欠佳，同时结合部4层结构的重建也很困难。
因此，寻找理想的腱-骨愈合方法，研究其分子生物学机制具有重要意义。
目前，国内外研究主要着眼于“结构化界面修复”这一概念，修复总原则是功能性地连接软-硬组织。
现回顾分析促进腱-骨愈合方法的相关研究文献，对研究进展进行归纳总结。
01腱-骨愈合基本过程及促进愈合的原则正常腱-骨连接位点分为非直接连接及直接连接两类。
非直接连接为致密的纤维组织将移植物包绕连接并固定于骨面，如前交叉韧带重建术中韧带和骨道壁的连接。
直接连接的连接点为一个直接嵌入的天然转化区域，重新建立直接连接要经历Sharpey样纤维形成过程，即新生骨小梁生成、成纤维细胞富集、软骨样细胞富集、胶原纤维成熟4个阶段，最终通过Sharpey样纤维的演变形成典型的腱-骨结合部4层结构。
为兼顾两种连接类型愈合方式，目前促进腱-骨结合部愈合方法的基本原则包括两点：①改良肌腱或韧带重建术及固定方式，获得最大腱-骨接触面积、足够的稳定接触时间、合适的接触程度和最小的外力影响。
②选择合适的支架材料，以更好地模拟腱-骨结合部4层结构，同时通过增加种子细胞、生长因子等增强材料生物学性能，更好地促进腱-骨愈合。
02促进腱-骨愈合的常用方法从生物力学角度分析，采用组织工程方法促进腱-骨愈合面临3个挑战。
细胞机械牵拉力学体外三维培养加载系统的技术方法细胞是人体或动物及植物等等生物体基本的结构和功能单位，细胞体形极微，在显微镜下始能窥见，形状多种多样。
主要由细胞核与细胞质构成，表面有细胞膜。
高等植物细胞膜外有细胞壁，细胞质中常有质体，体内有叶绿体和液泡，还有线粒体。
人类猴子兔子狗猫小鼠等等，由于经常处于运动状态，对于力学的研究尤其关键，植物在大自然中由于受到风力的影响，也处于一定的力学刺激条件。
如何模拟在体外各种细胞在不同的力学机械刺激条件下进行三维细胞培养，变的越来越重要的条件。
细胞力学是人类组织工程研究的基础研究，细胞和组织工程支架以及生长要素是组织工程非常重要的三大要素。
细胞在不同的组织工程支架条件下进行力学牵拉刺激培养，如小肠下粘膜硅胶膜肠系膜水凝胶静电纺丝壳聚糖丝素蛋白等等，对于组织工程研究具有重要的意义。
原来由于受到技术条件的影响，对于不同组织工程支架材料的细胞力学研究的论文比较少。
MICOFORCE米力光CO提供各种细胞三维培养的重要技术手段，如细胞力学可以根据需要分为细胞轴向牵拉力学，细胞多轴牵拉力学，细胞压缩力学，细胞剪切力学，细胞旋转力学等等。
目前常见的细胞种类有：口腔细胞力学颞下颌关节滑膜细胞，人牙周膜细胞，口腔上皮细胞，口腔鳞癌KB细胞等骨细胞力学：骨骼细胞，肌腱细胞，韧带细胞，软骨细胞和骨细胞，骨髓间充质干细胞，软骨组织，椎间盘骨组织，肌腱组织，韧带组织等肺呼吸肺细胞力学，肺上皮细胞，肺动脉内皮细胞，人肺微血管内皮细胞眼科细胞力学视觉神经眼上皮细胞，眼小梁组织细胞，视网膜神经细胞心血管/高血压：心肌细胞，血细胞，心血管平滑肌细胞，血管内皮细胞生殖肾膀胱细胞，平滑肌细胞/尿路上皮及尿路上皮细胞，肾小管上皮细胞消化肠上皮细胞，胃上皮细胞，胃血管内皮细胞皮肤皮肤细胞，皮肤成纤维细胞目前常用于构建细胞力学的组织工程支架的天然材料主要有胶原、壳聚糖、明胶等。
胶原蛋白- 降解吸收参与组织愈合胶原蛋白又称胶原，是动物体内含量最丰富的蛋白质，存在于脊椎动物的结缔组织、皮肤和肌腱中，可以通过浸煮水解动物骨骼和筋膜等多道工序提炼出来。
综述评论 明胶、胶原的静电纺丝研究进展
李 欢北京化工大学材料科学与工程学院,北京100029
摘要:静电纺丝技术是利用聚合物溶液(或熔体)在电场下的喷射,来制备纳米级超精细纤维的一种新型加工方法,具有快速、高效、设备简单、易于操作,而且易于控制制品化学组分和物理性能等优点。近年来,对合成和天然聚合物电纺的不断研究和发展,使其成为一种新型组织工程多孔支架制备方法;由于电纺支架具有独特的微观结构和适当的力学性能,与天然细胞外基质相近的纳米级结构,并能够仿生细胞外基质的结构特点,静电纺丝越来越有望成为制备理想的组织工程支架的技术。本文对明胶、胶原,及其与其他合成或天然高分子的静电纺丝行为进行了总结。关键词:静电纺丝,明胶,胶原,纳米纤维,组织工程。电纺丝(electrospinning)又称静电纺丝(electrostaticspinning),是一种利用聚合物溶液或熔体在强电场作用下形成喷射流进行纺丝加工的工艺。近年来,电纺丝作为一种可制备超精细纤维的新型加工方法,引起了人们的广泛关注。理论上,任何可溶解或熔融的高分子材料均可进行电纺丝加工[2]。目前世界上已成功地进行电纺丝加工的聚合物超过30种,包括聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚乳酸、聚乙烯醇、聚己内酯、聚羟基烷酸酯等合成高分子,以及明胶、胶原、透明质酸、右旋糖酐、DNA、丝蛋白等天然高分子。在组织工程快速发展的今天,研究者们在构建诸如骨或软骨再生支架、血管支架这类材料时,越来越注重原料的仿生性能,不但要求其有很好的生物相容性,还要求其能够模拟细胞外基质或具有生物传导性或诱导性;又由于电纺支架具有独特的微观结构和适当的力学性能,与天然细胞外基质相近的纳米级结构,并能够仿生细胞外基质的结构特点。因此,天然高分子的电纺已成为目前研究的热点。近几年国内外在此领域的研究当中,与其他天然高分子相比,明胶和胶原具有更为广泛的应用。本文综述了明胶和胶原单独、与其他原料混合、叠层、同轴电纺,以及用明胶改性电纺聚合物等的研究现状。
1 静电纺丝技术简介在电纺丝过程中,喷射装置中装满了充电的聚合物溶液或熔融液。在外加电场作用下,受表面张力作用而保持在喷嘴处的高分子液滴,在电场诱导下表面聚集电荷,受到一个与表面张力方向相反的电场力。当电场逐渐增强时,喷嘴处的液滴由球状被拉长为锥状,形成所谓的“泰勒锥”(Taylorcone)。而当电场强度增加至一个临界值时,电场力就会克服液体的表面张力,从“泰勒锥”中喷出。喷射流在高电场的作用下发生震荡而不稳,产生频率极高的不规则性螺旋运动。在高速震荡中,喷射流被迅速拉细,溶剂也迅速挥发,最终形成直径在纳米(nm)级的纤维,并以随机的方式散落在收集装置上,形成无纺布,或者用移动或旋转的接收装置获得朝一定方向取向的纳米纤维毡。影响电纺丝加工过程及制品形貌的参数
第27卷第1期2007年3月明 胶 科 学 与 技 术TheScienceandTechnologyofGelatinVol.27.No.1Mar.2007.主要有:(1)溶液性质,包括浓度、黏度、导电性、表面张力等;(2)可控加工参数,包括溶液在注射装置中的静压力、电场强度、电压、喷嘴到收集屏的距离、液体传送速率(以下称“挤出速率”)等;(3)环境参数,包括温度、湿度,以及电纺周围空气流速等。目前,电纺已经被广泛应用在组织工程研究的各个领域。与其他支架制备技术相比,电纺技术主要有以下几个特点:(1)能够制备直径与天然ECMs(其中胶原纤维的直径为5O～5O0nm)相近的连续超细纤维,因而支架可以最大程度地仿生人体内ECMs结构;(2)能够简捷地制备各种聚合物支架,支架材料可以是单一的聚合物,也可以是多种聚合物的复合体,并可以在支架中引入无机粒子(如羟基磷灰石等)、生长因子、细胞调控因子,甚至活细胞;(3)制备的支架具有较高的孔隙率和较好的孔道连通。通过调节加工参数,电纺纳米纤维的孔隙率可达9O%左右,能够满足细胞生长对材料孔隙率的要求;由纳米纤维层层堆积而成的结构也确保了支架具有良好的孔道连通性。此外,纳米纤维具有极大的比表面积,这些都为细胞的生存提供了良好的微环境,有利于细胞的粘附、分化、增殖和分泌ECMs;(4)通过选择适当的材料和加工参数,可以获得降解率可控的纳米纤维支架,并能对材料表面进行理化修饰,提高支架的生物相容性;(5)通过调节溶液浓度、纺丝参数等,可以很好地控制支架的厚度、三维结构和力学性能;(6)采用同轴电纺技术能够将生物活性分子加入到聚合物支架中,从而有效地将天然材料和人工合成材料有机地融合起来,既能发挥天然材料良好的生物活性和亲水性,又能利用合成材料较高的力学强度和较好的可加工性能[1]。
2 明胶静电纺丝2.1 明胶的单独电纺明胶是一种从动物的结缔或表皮组织中的胶原部分水解得到的蛋白质,化学本质是由胶原的三螺旋肽链水解成的单螺旋肽链。它具有许多优良的物理、化学性能,如溶胶与凝胶的可逆转变、侧链基团反应活性高、两性电解质特性等。2.1.1 明胶的有机溶液电纺在工业上,直径为几百微米的纤维早已可以由湿法或干法纺丝制得。明胶易溶于40℃以上的水中形成水溶液。这种水溶液可以用湿法纺丝制成直径较大的明胶纤维,用于治疗大量出血。在静电纺丝中,聚合物溶液或熔体在高压直流电压下被迫形成极细的、直径从几微米到几纳米的纤维。用于制备聚合物溶液的溶剂在聚合物溶液可纺性方面起主导作用。由于明胶的成纤能力较差,通常要加入其它合成聚合物来提高它的成纤性能。然而,就算在加热和非凝胶化的条件下,明胶的水溶液还是不能被电纺成极细的纤维。这可能是因为明胶的高分子电解质性质所致。合成高聚物一般不离子化,是通过溶质与溶剂之间的非离子相互作用溶解于有机溶剂中;而与合成高聚物不同的是,明胶是一种具有许多离子基团的高分子电解质,它的氨基和羧基官能团能被酸或碱水解而带上正电荷或负电荷。在水溶液中,这种离子化使带有大量电荷的聚离子的数目增加,并伴随有大量抗衡离子,如下图所示。
另外,强大的氢键作用于明胶的行为,导致3D高分子网络的形成,这使聚合物分子链
·2·明 胶 科 学 与 技 术2007年3月的活动性大大降低。因此,虽然水被普遍用来制备明胶溶液,但是探索一种新的有机溶剂,对于这种生物高聚物的成功电纺起着决定性的作用。明胶是一种极性很强的生物高分子,几乎没有可以溶解明胶的高极性的有机溶剂。已经知道,氟化乙醇,例如,三氟乙醇和六氟异丙醇是多肽生物高聚物如胶原的良溶剂。Mat-thews等人用六氟异丙醇作溶剂成功地用电纺将胶原制成纳米纤维。因为明胶可被看作为一种变性的胶原,所以类似的氟化溶剂可能会同样适用于明胶。在这个研究中,我们发现2,2,2-三氟乙醇(TFE)可以在室温下溶解明胶,使在不加入任何成纤材料的条件下单独电纺明胶成为可能[3]。黄争鸣等人[3]用2,2,2-三氟乙醇(TFE)作溶剂,将明胶(从猪皮得到的A型聚合物明胶粉末)质量浓度在5%～12.5%w v之间溶于其中,室温溶解并电磁搅拌6h,制成透明溶液,成功地通过电纺制成直径在100～340nm范围的纳米纤维。浓度小于5%和大于12.5%的溶液很难电纺成为纳米纤维。黄的实验的力学表征表明:最高和最低质量浓度的溶液电纺制得的纳米纤维薄膜并不能获得最高的机械性能,而是7.5%的溶液得到的具有最细纤维结构并且表面没有珠状体的纳米纤维薄膜显示出最大的拉伸模量和极限拉伸强度,其拉伸模量和拉伸强度分别比其他浓度(5%、10%和12.5%)所得纤维薄膜高40%和60%。纤维的直径和表面珠状体都会影响电纺纳米薄膜的力学性能。纤维直径越细的薄膜具有越高的拉伸模量和极限拉伸强度,而纤维表面具有珠状体除外。具有最细纤维但是纤维表面有珠状体的纳米纤维薄膜的力学性能比具有最大纤维直径但是没有珠状体的薄膜的力学性能更差。ChangSeokKi等[4]成功地用明胶的甲酸溶液电纺制得了明胶纳米纤维。明胶在室温下易溶于甲酸,而且甲酸有很大的挥发性,因此用甲酸作明胶电纺的溶液。通过测量黏度随时间的变化来评价明胶 甲酸浓溶液的稳定性,发现明胶在甲酸中会发生降解(5h后其黏度显著减小),但是这并不影响溶液的可纺性和电纺明胶纤维的形态。通过在适当的条件下控制溶液浓度,得到了直径从70～170nm不等的明胶纳米纤维。Chang指出,制备纤维时要很好地控制电场和纺丝距离(电场强度1.0kV cm,喷嘴与接收屏距离10cm),尤其浓度是影响直径和珠线体形成的主要因素。FT-IR光谱和CD结构分析的结果表明,电纺明胶纳米纤维呈现了无规线团和螺旋构象。当用甲酸溶解明胶时,明胶的结构发生了一定程度上的从螺旋(α螺旋和三螺旋)到无规线团构象的转变。这与由电纺明胶-甲酸溶液所得的明胶纳米纤维的无定形本性有关。XRD和DSC分析证实了这种无定形结构和很低的结晶性。2.1.2 明胶的水溶液电纺然而,2,2,2-三氟乙醇(TFE)、甲酸等这些用来电纺明胶的有机溶剂在电纺产物中的残留毒性仍然是生物医学应用中的问题。水是明胶在加工过程和生物医学应用中的理想溶剂,而且在中性pH中电纺能够避免明胶的降解。电纺明胶水溶液不仅能够避免残留有机溶剂的毒性,还能通过在其中加入水溶性药物来制备生物医用功能纤维。然而,以前的研究结果认为,即使在明胶凝胶化温度以上进行水纺也是不可能的。但是中科院化学所高分子物理实验室的JunxingLi等[5]探索出了电纺明胶水溶液的可能性,并加入透明质酸进一步改善明胶水溶液的黏度等性质,并制成明胶 透明质酸混合电纺纤维,这种纤维有很广泛的生物医用前景。他们的实验方法是:将水和乙醇以9 1的体积比混合作溶剂,在40℃时,注射速率60μL min,电压22kV,喷丝口距接收装置15cm进行电纺。2.2 明胶与透明质酸电纺明胶是一种两性电解质,具有蛋白质性
·3·第27卷第1期李 欢:明胶、胶原的静电纺丝研究进展
