由蛋白质分子构筑的织构复合水凝胶体系

初步查明骨骼肌组织中的蛋白质水凝胶复合元件及其织构复合水凝胶体系的存在性和行为特性。以有关肌组织的生物学及水凝胶材料的化学方面的既往研究结果为求证依据，对于织构复合水凝胶体系假说的合理性进行论证。可以推断：①在肌组织中，某些蛋白质分子（如G-肌动蛋白、肌球蛋白、原肌球蛋白、肌钙蛋白等）分别与水分子结合构成相应的水凝胶复合元件。这些水凝胶复合元件通过特定的组合、排列逐级地构筑一系列多层次的织构复合水凝胶体系：肌丝、肌原纤维、肌细胞、肌束、肌肉。②取自动物肌组织的某些蛋白质水凝胶复合元件具有独立性和可控性。在体外可以由这些蛋白质水凝胶复合元件构筑某种驱动型水凝胶纳米机器。     

高分子水凝胶复合材料的分类学研究

目的 探讨以复合材料学方法所得高分子水凝胶的分类。方法 根据多尺度设计的观点将现有的研究结果进行综合和分析，并依据复合方式及其结构层次对水凝胶复合材料进行了分类。结果和结论 提出了复合水凝胶材料的一种分类体系，其中引入了分子间复合及织构复合等新概念。运用这些概念和方法有助于生物复合材料的研究。     

织构复合水化体系的假说 第四报:水复合方式初探

背景:人体组织中的水分子和生物大分子结合形成水复合物.不同类型的大分子与水分子复合的方式也不同.目的:讨论水分子和生物大分子进行复合的基本方式.方法:提出了织构复合水化体系(TCHS)的理论假说.通过计算机检索相关文献,对这些问题展开讨论.结果与结论:根据水在水复合体中的作用特点,可以分类为如下4种复合方式.①表面复合:球状蛋白质分子或DNA分子表面形成水复合膜层.水膜层显示水分子运动速度和水化密度由表及里逐渐减弱.水复合膜确保大分子的几何形态和物理状态稳定,而且在TCHS形成中发挥重要作用.②溶胀复合:由于糖胺聚糖的强烈水合作用,水复合的蛋白聚糖发生溶胀,显示高黏度和水凝胶特性.它在结缔组织中发挥重要的力学贡献,如赋予软骨以强大的抗变形能力.③疏水复合:在疏水作用下磷脂分子经结构重排形成脂双分子层结构(生物膜).该亲水-疏水-亲水的"三明治"结构,有助于自身的力学稳定、与膜蛋白的结合、跨膜运输等.④缝隙复合:细胞内外大量存在着纳米尺度的狭窄空间,位于其中的水溶液因水分子发生重排而物性异常,如黏度增高、冰点下降等.缝隙复合和表面复合两者具有某些共性,前者可以看作是后者的一种特例.上述的分类方法不具有绝对的涵义.但是合理运用这些水复合方式将有助于研究织构复合水化体系的理论.     

pH敏感壳聚糖-海藻酸钠复合水凝胶的溶胀特性及应用

目的研究pH敏感性壳聚糖海藻酸钠水凝胶体系的溶胀特性及在药物缓释中的应用.方法在温和条件下制备壳聚糖-海藻酸钠复合水凝胶颗粒,研究其在胃的pH环境(pH=1.4)和肠道pH环境(pH=7.4)的溶胀动力学并考察各种因素对凝胶溶胀性能的影响,利用该凝胶的特性制备酮洛芬微囊,测定其在人工胃液和人工肠液中的缓释效果.结果该凝胶颗粒在pH=1.4的盐酸缓冲溶液中溶胀度较小,而在pH=7.4的磷酸盐缓冲溶液中溶胀度很大,用它制备的酮洛芬微囊具有明显的缓释效果.结论讨论了壳聚糖浓度,海藻酸钠浓度,钙离子浓度对凝胶溶胀性能的显著影响以及利用这些特性制备的酮洛芬微囊的缓释效果.     

复合水凝胶人工角膜裙边支架材料的生物相容性评价

背景:β-磷酸三钙/聚乙烯醇复合水凝胶具有高含水量、良好柔软性优点,有利于成纤细胞生长及胶原沉积,适用于做人工角膜裙边支架材料。目的:评价β-磷酸三钙/聚乙烯醇复合水凝胶人工角膜裙边支架材料的生物相容性。方法:①迟发型超敏反应:在豚鼠脊柱两侧皮内由头到尾分别注射A液(完全弗氏佐剂与生理盐水等体积混合液)、B液(β-磷酸三钙/聚乙烯醇复合水凝胶浸提液或生理盐水或2-巯基苯并噻唑)、C液(A液与B液等体积混合稳定性乳化剂),并进行局部诱导及激发。②急性全身性毒性实验:由昆明小鼠尾静脉分别注射生理盐水与β-磷酸三钙/聚乙烯醇复合水凝胶浸提液。③体外细胞毒性实验:分别以β-磷酸三钙/聚乙烯醇复合水凝胶浸提液、细胞培养液及含苯酚的细胞培养液培养MRC-5细胞。④皮内反应:在兔脊柱皮内分别注射β-磷酸三钙/聚乙烯醇复合水凝胶生理盐水(或芝麻油)浸提液、生理盐水及芝麻油。结果与结论:β-磷酸三钙/聚乙烯醇复合水凝胶人工角膜裙边支架材料的迟发型超敏反应分级为0-1级,急性全身毒性实验结果为正常无症状,体外细胞毒性均为0级或1级,皮内反应为极轻微。表明β-磷酸三钙/聚乙烯醇复合水凝胶人工角膜裙边支架材料生物相容性指标达到生物植入医用材料的要求。     

织构复合水化体系的假说(第三报):人体中的纳米缝隙水

极为狭窄缝隙中的水(水溶液)往往显示反常的物性.在细胞内部的微管及其织构复合水化体系、核膜以及在细胞外部的质膜内褶和细胞连接粘连之处都可以发现许多纳米尺度(100-109 nm)缝隙空间.这些缝隙空间里充满着不同类型的体液(纳米缝隙水),包括细胞外液、细胞内液及其他液体.某些球状蛋白质分子的内部空隙中也会存在纳米缝隙水.人体组织中的纳米缝隙水显示异常的物性(黏度剧增、冰点剧降等).     

组织工程支架材料三维多孔聚乙烯醇水凝胶的制备

目的:制备组织工程支架材料,使其内部具有三维多孔结构,以种植和培养细胞。方法:利用氯化钠在二甲基亚砜/水溶液中的溶解度很小的特点,在聚乙烯醇的二甲基亚砜/水溶液中加入不同量的氯化钠颗粒,搅拌均匀而后迅速冷冻,待聚乙烯醇的二甲基亚砜/水凝胶形成后,将凝胶置于蒸馏水中1周,从而将该凝胶中的二甲基亚砜置换出并且溶出氯化钠,由此得到具有三维多孔结构的聚乙烯醇水凝胶。结果:①聚乙烯醇水凝胶的力学性能包括断裂强度,断裂伸长率,弹性模量等和制孔前相比基本没有变化,仍然符合作为组织工程支架材料的要求。②干燥速率随着孔隙率的增大先是降低后又上升。③水凝胶内部可以清晰地观察到三维孔隙结构,孔隙的大小符合作为组织工程支架材料的要求。结论:实验经过改进工艺方法,得到了具有三维多孔性的聚乙烯醇复合水凝胶。     

复合水凝胶人工角膜裙边支架材料的生物相容性评价

背景：β-磷酸三钙/聚乙烯醇复合水凝胶具有高含水量、良好柔软性优点,有利于成纤细胞生长及胶原沉积,适用于做人工角膜裙边支架材料。目的：评价β-磷酸三钙/聚乙烯醇复合水凝胶人工角膜裙边支架材料的生物相容性。方法：①迟发型超敏反应：在豚鼠脊柱两侧皮内由头到尾分别注射A液（完全弗氏佐剂与生理盐水等体积混合液）、B液（β-磷酸三钙/聚乙烯醇复合水凝胶浸提液或生理盐水或2-巯基苯并噻唑）、C液（A液与B液等体积混合稳定性乳化剂）,并进行局部诱导及激发。②急性全身性毒性实验：由昆明小鼠尾静脉分别注射生理盐水与β-磷酸三钙/聚乙烯醇复合水凝胶浸提液。③体外细胞毒性实验：分别以β-磷酸三钙/聚乙烯醇复合水凝胶浸提液、细胞培养液及含苯酚的细胞培养液培养MRC-5细胞。④皮内反应：在兔脊柱皮内分别注射β-磷酸三钙/聚乙烯醇复合水凝胶生理盐水（或芝麻油）浸提液、生理盐水及芝麻油。结果与结论：β-磷酸三钙/聚乙烯醇复合水凝胶人工角膜裙边支架材料的迟发型超敏反应分级为0-1级,急性全身毒性实验结果为正常无症状,体外细胞毒性均为0级或1级,皮内反应为极轻微。表明β-磷酸三钙/聚乙烯醇复合水凝胶人工角膜裙边支架材料生物相容性指标达到生物植入医用材料的要求。     

pH敏感壳聚糖-海藻酸钠复合水凝胶的溶胀特性及应用

目的：研究pH敏感性壳聚糖海藻酸钠水凝胶体系的溶胀特性及在药物缓释中的应用。方法：在温和条件下制备壳聚糖-海藻酸钠复合水凝胶颗粒，研究其在胃的pH环境(pH=1．4)和肠道pH环境(pH=7．4)的溶胀动力学并考察各种因素对凝胶溶胀性能的影响，利用该凝胶的特性制备酮洛芬微囊，测定其在人工胃液和人工肠液中的缓释效果。结果：该凝胶颗粒在pH=1．4的盐酸缓冲溶液中溶胀度较小，而在pH=7．4的磷酸盐缓冲溶液中溶胀度很大，用它制备的酮洛芬微囊具有明显的缓释效果。结论：讨论了壳聚糖浓度，海藻酸钠浓度，钙离子浓度对凝胶溶胀性能的显著影响以及利用这些特性制备的酮洛芬微囊的缓释效果。     

羟基磷灰石/聚乙烯醇水凝胶的制备与生物活性评价

背景:先前的研究表明,羟基磷灰石/聚乙烯醇水凝胶复合水凝胶(hydroxyapatite/ polyvinyl alcohol hydrogel,HA/PVA-H)具有较好的机械性能和耐摩擦磨损性能,这说明HA/PVA-H复合材料具有早期承载能力和较好的生物活性.那么HA/PVA-H复合材料能否通过羟基磷灰石粒子与周围骨组织较快地形成活性结合呢? 目的:制备羟基磷灰石/聚乙烯醇水凝胶,并对其进行生物学评价.方法:将Ca(OH)2研磨过筛后,配制成一定浓度的悬浮分散液;加入质量分数15%的PVA水溶液中,添加二甲亚砜,最后按Ca/P比1.67: 1加入H3PO4的乙醇溶液,制备HA/PVA-H.对试样进行体外模拟体液培养实验,测试浸泡前后SBF浸泡液的变化,并利用扫描电镜、FTIR、XRD 对材料的结构进行了表征和分析.结果与结论:扫描电镜观察可知羟基磷灰石/聚乙烯醇水凝胶表面有结晶体形成,经XRD分析确认为弱结晶的羟基磷灰石晶体;浸泡之后浸泡液的pH值与Ca、P离子浓度下降,同时FTIR结果显示试样中的PO43-特征峰得到增强,且有CO32-的特征峰形成.结果提示,羟基磷灰石/聚乙烯醇水凝胶复合材料具有较好的生物活性.