可植入式温敏凝胶的体外生物相容性

背景:温敏型水凝胶已在药物载体、组织工程等方面有实质性进展,但其相变温度低于人体体温,目前国内外尚未将其作为植入物使用.目的:通过改良反应制备聚-(N-异丙基丙稀酰胺/N-羟甲基丙烯酰胺)温敏型水凝胶,对其体外生物相容性进行观察,进而评价其作为医学植入物的安全性.设计、时间及地点:材料学实验,于2007-01/10在华中科技大学同济医学院附属协和医院中心实验室、武汉大学化学系医用高分子材料教育部重点实验室完成.材料:L929小鼠成纤维细胞系由武汉大学口腔医院陈东老师馈赠.N-异丙基丙稀酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺单体为Aldrich公司产品.方法:以过硫酸铵和四甲基乙二胺为氧化还原引发体系,以N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,经计算,在反应体系中添加质量分数为8.5%的N-羟甲基丙烯酰胺可将低临界溶解温度上调到38℃.将N-异丙基丙稀酰胺单体、N-羟甲基丙烯酰胺单体溶于去离子水中,加入N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、四甲基乙二胺,室温下反应3 h得到无色透明的圆柱型凝胶,去离子水反复浸泡,烘干备用.主要观察指标:通过细胞毒性实验、细胞与材料复合试验、溶血试验、热原试验来验证材料体外生物相容性.结果:聚-(N-异丙基丙稀酰胺/N-羟甲基丙烯酰胺)低临界溶解温度大于37℃,可以满足植入的需求,细胞相对增殖度均明显升高,毒性评级为0-1级;电镜下细胞与材料表面紧密贴合,层叠紧密生长,形态良好;温敏型水凝胶溶血率为2.54%,无热原性.结论:实验成功制备了聚-(N-异丙基丙稀酰胺/N-羟甲基丙烯酰胺)温敏型水凝胶,其生物相容性良好,是一种较有潜力的医学植入物.     

温敏凝胶制备及其在体内的生物相容性评价

学术背景:凝胶材料在体温条件下能以凝胶形式稳定存在,是其作为医学植入物的必备条件,故需要将温敏型凝胶的低临界溶解温度调节到超过人体体温的水平.目的:制备低临界溶解温度超过37 ℃的温敏凝胶材料聚-(N-异丙基丙稀酰胺/N-羟甲基丙烯酰胺) P(NIPAAm-co-NHMPA),并初步评价其作为医学植入物的安全性.设计:随机、非盲法、分组对照动物实验.单位:华中科技大学同济医学院附属协和医院骨科.材料:实验于2007-01/10在华中科技大学同济医学院附属协和医院中心实验室、武汉大学化学系医用高分子材料教育部重点实验室完成.NIPAAm和NHMPA单体购自Aldrich公司、交联剂N, N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBAAm)购自Fluka公司、促进剂过硫酸铵(APS)和四甲基乙二胺(TEMED)购自Sigma公司.方法:①温敏凝胶的制备:以APS和TEMED为氧化还原引发体系,MBAAm为交联剂制备P(NIPAAm-co-NHMPA),反应体系中添加一定质量分数的NHMP,溶涨率法测定低临界溶解温度.②安全性评价:进行过敏实验、急性全身毒性实验、遗传毒性实验、植入实验等一系列体内生物相容性动物实验以评估植入物的安全性.主要观察指标:过敏实验记录激发部位红斑水肿;急性全身中毒实验观察记录注射后4,24,48和72 h动物的一般状态;遗传毒性实验于注射6 h后在显微镜下计数鼠骨髓多染红细胞微核;植入实验将制得的切片进行光镜下观察.结果:①合成的凝胶材料符合预期的温敏特性要求,低临界溶解温度为38 ℃.②在过敏实验皮内注射浸提液及生理盐水组皮肤无红斑水肿;急性全身毒性实验显示腹腔注射浸提液及生理盐水组无毒性表现;遗传毒性实验中实验组和阴性对照组鼠骨髓多染红细胞的微核出现率无差异;体内植入实验表明材料周围炎性反应轻微而局限.结论:温敏凝胶P(NIPAAm-co-NHMPA)的生物相容性良好,是一种有潜力的医学植入物.     

温敏凝胶聚-N-异丙基丙烯酰胺-co-N-羟甲基丙烯酰胺的制备及体内生物相容性评价

目的:制备聚-N-异丙基丙烯酰胺/N-羟甲基丙烯酰胺P(NIPAAm-co-NHMPA),并对其在体内的生物相容性进行观察,初步评价其作为医学植入物的安全性.方法:实验于2007-01/10在华中科技大学同济医学院附属协和医院中心实验室、武汉大学化学系医用高分子材料教育部重点实验室完成.①温敏凝胶的制备:以过硫酸铵和四甲基乙二胺为氧化还原引发体系,N, N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂制备P(NIPAAm-co-NHMPA),反应体系中添加一定质量分数的N-羟甲基丙烯酰胺,溶涨率法测定低临界溶解温度.②安全性评价:进行过敏实验、急性全身毒性实验、遗传毒性实验、植入实验等一系列体内生物相容性动物实验以评估植入物的安全性.结果:①合成的凝胶材料符合预期的温敏特性要求,低临界溶解温度为38 ℃.②过敏实验结果证实材料没有致敏性;急性全身毒性实验显示该无毒性作用;遗传毒性实验结果初步证实该材料无致畸或致突变作用;体内植入实验表明,材料周围炎性反应轻微而局限.结论:温敏凝胶P(NIPAAm-co-NHMPA)的生物相容性良好,是一种有潜力的医学植入物的原材料.     

新型水凝胶人工髓核的短期生物相容性评价

目的用一种由改良的聚乙烯醇水凝胶制成的新型人工髓核(Evergel),对其进行短期生物相容性评价。方法按照国家标准GB/T16886的要求,对Evergel人工髓核材料进行了包括细胞毒性试验、致敏试验、溶血试验、Ames试验、小鼠骨髓细胞微核试验和哺乳细胞体外染色体畸变试验在内的毒理学测试。结果Evergel人工髓核材料无细胞毒性作用,无致敏性,无明显的溶血现象。Ames试验、小鼠骨髓细胞微核试验和哺乳细胞体外染色体畸变试验结果显示材料无致突变性。结论Evergel人工髓核材料具有良好的生物相容性,可以进行临床应用。     

聚乙烯醇明胶酯化水凝胶伤口敷料生物相容性的评价

背景:功能性水凝胶是一种新型的生物材料,作为伤口敷料必须通过生物学评价系列标准进行全面检测,证明材料具有良好的生物相容性后方可应用于临床.目的:对新型伤口敷料聚乙烯醇明胶酯化水凝胶的生物组织相容性进行评价.设计、时间及地点:材料学实验,于2008-04/2009-06在南华大学公共卫生学院中心实验室完成.材料:NCTC L-929小鼠成纤维细胞株由中山大学医学院细胞库提供.实验所用动物均由南华大学动物部提供.聚乙烯醇、明胶由广东省化学试剂工程技术研究开发中心提供.方法:将10g聚乙烯醇在100mL水中完全溶解后,70℃加入5g明胶,使其分散均匀,然后加入盐酸充分搅拌,进行酯化反应.将分散液浇注到模具中转化为膜状物,制成厚度为1 mm的圆形薄片.按照国家标准GB/T16886的评价要求,对聚乙烯醇明胶酯化水凝胶进行细胞毒性试验、溶血试验、全身急性毒性试验和致敏试验.主要观察指标:聚乙烯醇明胶酯化水凝胶的生物组织相容性.结果:聚乙烯醇明胶酯化水凝胶浸提液的细胞毒性反应为0-1级;溶血率未超过5%;注射聚乙烯醇明胶酯化水凝胶浸提液后,小鼠无死亡、惊厥、瘫痪、呼吸抑制、腹泻和体质量下降等不良反应发生;观察72 h,小鼠脊柱两侧皮肤未出现红斑、水肿等刺激反应.结论:聚乙烯醇明胶酯化水凝胶伤口敷料具有良好的组织相容性,是一种可用于临床的生物材料.     

聚N-异丙基丙烯酰胺-聚乙二醇核壳微凝胶的制备与表征

采用水相分散聚合法制备聚N-异丙基丙烯酰胺-聚乙二醇核壳微凝胶，用动态光散射法和电泳迁移率法研究了聚乙二醇的加入量及交联剂的种类对微凝胶特性的影响。结果表明N-异丙基丙烯酰胺-聚乙二醇微凝胶具有温敏特性且表面带负电荷；随着聚乙二醇加入量增加，微凝胶的相转变温度升高，相转变温度范围变宽．其电泳迁移率的绝对值先增大后减小，存在极大值。此外，只有具有足够多亲水-CH2-CH2-O-链节数的聚乙二醇大分子单体对N-异丙基丙烯酰胺聚合过程有稳定作用。     

纤维蛋白凝胶与大鼠嗅鞘细胞的生物相容性

背景:纤维蛋白凝胶已被证实为优质的生物材料,其在神经组织工程中亦得到应用,既往研究表明纤维蛋白凝胶可以做为一些移植细胞的支架材料.目的:观察纤维蛋白凝胶与大鼠嗅鞘细胞的生物相容性.设计、时间与地点:体外细胞学对比观察,于2007-08/2008-02在南通大学神经生物学研究所完成.材料:将纤维蛋白单体与催化剂混合制成纤维蛋白凝胶;取SD大鼠嗅球,行嗅鞘细胞原代培养.方法:实验分为对照组(单纯培养嗅鞘细胞)和纤维蛋白凝胶组(嗅鞘细胞与纤维蛋白凝胶联合培养).培养1周后冰冻切片,行免疫荧光抗体标记,显微镜下观察及检测.主要观察指标:嗅鞘细胞形态学,细胞计数、胞体面积及细胞周长.结果:嗅鞘细胞接种到纤维蛋白凝胶后,大多数嗅鞘细胞能在纤维蛋白凝胶内生长,悬浮在纤维蛋白凝胶之中,以下层为主,接种7 d后细胞胞体呈梭形或三角形,多为双极或三极.纤维蛋白凝胶组的嗅鞘细胞数明显多于对照组(P<0.05),且胞体相对较大(P<0.05),两组细胞周长差异无显著性意义(P>0.05).结论:纤维蛋白凝胶与嗅鞘细胞具有良好的生物相容性,嗅鞘细胞能够在纤维蛋白凝胶内存活和增殖.     

新型水凝胶人工髓核的短期生物相容性评价

目的 用一种由改良的聚乙烯醇水凝胶制成的新型人工髓核(Everge|)，对其进行短期生物相容性评价。方法 按照国家标准GB／T16886的要求，对Evergel人工髓核材料进行了包括细胞毒性试验、致敏试验、溶血试验、Ames试验、小鼠骨髓细胞微核试验和哺乳细胞体外染色体畸变试验在内的毒理学测试。结果 Everge|人工髓核材料无细胞毒性作用，无致敏性，无明显的溶血现象。Ames试验、小鼠骨髓细胞微核试验和哺乳细胞体外染色体畸变试验结果显示材料无致突变性。结论 Evergel人工髓核材料具有良好的生物相容性．可以进行临床应用．     

羧甲基壳聚糖温敏凝胶的制备及其毒性实验

背景:与壳聚糖相比,羧甲基壳聚糖的水溶性提高,且安全、无毒、无害,具有成膜性、保湿性、生物相容性好的特点,是一种良好的药物载体.目的:自制羧甲基壳聚糖温敏凝胶,了解其对小鼠肺成纤维细胞L929的毒性作用.方法:利用羧甲基壳聚糖与甘油磷酸盐互配,制备羧甲基壳聚糖温敏凝胶.采用四甲基偶氮唑盐法测定50,10,2,0.4,0.08倍的羧甲基壳聚糖温敏凝胶浸提液对体外培养L929细胞的细胞毒性,并设定阳性与阴性对照组.测定加样后24,48,72,96 h的A值,计算细胞相对增殖率,评定细胞毒性等级.结果与结论:各组细胞不同时间点相对增殖率均在103%～228%之间,各浓度羧甲基壳聚糖温敏凝胶材料浸提液的细胞毒性均为0级.提示羧甲基壳聚糖温敏凝胶对L929细胞无毒性作用,且有良好的生物相容性,在牙周病治疗中具有潜在的应用价值.     

脱细胞血管基质制备及体内外生物相容性

背景:利用脱细胞血管基质作为血管支架具有以下优点:脱细胞血管基质保留了自然血管的复杂三维结构;脱细胞基质表面的生长因子和结构域有利于细胞的黏附和浸润.目的:制备脱细胞血管基质并对其体内外生物相容性进行评价.方法:采用胰蛋白酶、Triton X-100逐步处理猪颈动脉制备脱细胞血管基质.采用皮下植入实验、急性毒性实验和体外细胞毒性实验等评价其生物相容性.结果与结论:脱细胞基质材料具有良好的化学稳定性,未释放对红细胞产生破坏溶解作用的有害元素,未引起急性溶血反应,对细胞的生长无毒性影响.脱细胞基质材料在动物体内植入后早期有较多炎性细胞浸润,到实验观察的后期无明显炎性细脆浸润,脱细胞基质内可见成纤维细胞.另外,脱细胞基质材料对周边组织未产生毒性作用,伤口Ⅰ期愈合.同时组织学切片显示:支架材料与周边组织相容性好,未产生排斥反应.说明脱细胞基质材料在动物体内具有很好的生物相容性.     

骨髓间充质干细胞复合温敏水凝胶支架的制备

背景：壳聚糖及其衍生物制备的支架对细胞迁移和神经轴突再生有重要作用。壳聚糖及其衍生物的组织相容性好,易使干细胞在其表面附着生长,在神经组织工程具有较为广阔的应用前景。
　　目的：制备适宜骨髓间充质干细胞生长的壳聚糖/壳聚糖季铵盐/甘油磷酸钠温敏性水凝胶细胞支架,观察骨髓间充质干细胞在细胞支架中的生长情况。
　　方法：将壳聚糖进行季铵盐化改性处理,通过傅里叶变换红外光谱分析谱检测确定其生成。实验以壳聚糖与壳聚糖季铵盐配比为8∶1成功制备出较为稳定的壳聚糖/壳聚糖季铵盐/甘油磷酸钠温敏性温敏水凝胶细胞支架,观察成胶情况,并进行生物安全性检测。
　　结果与结论：实验在傅里叶变换红外光图谱上发现了季铵基基团的特征峰。细胞毒性实验显示,水凝胶浸提液干预的大鼠骨髓间充质干细胞无毒性。急性全身毒性实验显示,浸提液对大鼠体质量增加无明显影响,支架生物安全性较好。扫描电镜观察显示,骨髓间充质干细胞在细胞支架中能正常的生长和增殖。结果证实,实验成功制备了壳聚糖/壳聚糖季铵盐/甘油磷酸钠温敏性水凝胶细胞支架,适合骨髓间充质干细胞生长和增殖。     

Preparation,pharmacokinetics and pharmacodynamics of ophthalmic thermosensitive in situ hydrogel of betaxolol hydrochloride

Conventional ophthalmic formulations often eliminate rapidly after administration and cannot provide and maintain an adequate concentration of the drug in the precorneal area. To solve those problems, a thermosensitive in situ gelling and mucoadhesive ophthalmic drug delivery system was prepared and evaluated, the system was composed of poloxamer analogs and polycarbophil (PCP) and betaxolol hydrochloride (BH) was selected as model drug. The concentrations of poloxamer 407 (P407) (22% (w/v)) and poloxamer 188 (P188) (3.5% (w/v)) were identified through central composite design-response surface methodology (CCD-RSM). The BH in situ hydrogel (BH-HG) was liquid solution at low temperature and turned to semisolid at eye temperature. BH-HG showed good stability and biocompatibility, which fulfilled the requirements of ocular application. In vitro studies indicated that addition of PCP enhanced the viscosity of BH-HG and the release results of BH from BH-HG demonstrated a sustained release behavior of BH because of the gel dissolution. In vivo pharmacokinetics and pharmacodynamics studies indicated that the BH-HG formulation resulted in an improved bioavailability and a significantly lower intraocular pressure (IOP). The results suggested BH-HG could be potentially used as an in situ gelling system for ophthalmic delivery to enhance the bioavailability and efficacy.     

温敏性壳聚糖水凝胶对大鼠成骨细胞的毒性

背景:温敏性壳聚糖与多种细胞相容性良好,是组织工程中不可多得的优良载体,但其对成骨细胞毒性研究相对缺乏。目的:验证温敏性壳聚糖水凝胶对成骨细胞的毒性。方法:成骨细胞在温敏性壳聚糖水凝胶中进行培养,显微镜下观察细胞形态及扩增情况,同时,SD大鼠成骨细胞在不同浓度的温敏性壳聚糖水凝胶浸提液中体外培养24,48,72,96h,MTT法测定细胞相对增殖率,判断细胞毒性的级别。结果与结论:SD大鼠成骨细胞在温敏性壳聚糖水凝胶中培养24h内镜下观察呈圆形,48h后开始伸出触角并扩增;温敏性壳聚糖水凝胶浸提液中培养的各组细胞在不同时间点相对增殖率在92%~112%之间,各浓度的温敏性壳聚糖水凝胶材料浸提液的细胞毒性均为0级或1级,完全符合生物材料的安全评价标准。     

Synthesis and characterization of a hyaluronic acid-based hydrogel with antioxidative and thermosensitive properties

Peripheral arterial disease (PAD) is initiated by progressive atherosclerotic blockages of the arteries supplying the lower extremities. The most common presentation of PAD is claudication (leg pain and severe walking limitation), with many patients progressing to limb threatening ischemia and amputation. Biomaterial approaches are just beginning to be explored in the therapy of PAD with different materials now being evaluated for the delivery of cells or growth factors in animal models of PAD. A biomaterial matrix optimized for minimally invasive injection in the ischemic leg muscles of patients with PAD is urgently needed. There are several important requirements for optimal delivery, retention, and performance of a biomaterial matrix in the mechanically, histologically, and biochemically dynamic intramuscular environment of the PAD leg. Ideally, the material should have mechanical properties matching those of the recipient muscle, undergo minimal swelling, and should introduce properties that can ameliorate the mechanisms operating in PAD like oxidative stress and damage. Here we have developed an injectable, antioxidative, and thermosensitive hydrogel system based on hyaluronic acid (HA). We first synthesized a unique crosslinker of disulfide-modified poloxamer F127 diacrylate. This crosslinker led to the creation of a thermosensitive HA hydrogel with minimal swelling and muscle-matching mechanical properties. We introduced unique disulfide groups into hydrogels which functioned as an effective reactive oxygen species scavenger, exhibited hydrogen peroxide (H₂O₂)-responsive degradation, and protected cells against H₂O₂-induced damage. Our antioxidative thermosensitive HA hydrogel system holds great potential for the treatment of the ischemic legs of patients with PAD.

Injectable antioxidative thermosensitive hydrogel.     

温敏性壳聚糖水凝胶对大鼠成骨细胞的毒性

背景：温敏性壳聚糖与多种细胞相容性良好,是组织工程中不可多得的优良载体,但其对成骨细胞毒性研究相对缺乏。目的：验证温敏性壳聚糖水凝胶对成骨细胞的毒性。方法：成骨细胞在温敏性壳聚糖水凝胶中进行培养,显微镜下观察细胞形态及扩增情况,同时,SD大鼠成骨细胞在不同浓度的温敏性壳聚糖水凝胶浸提液中体外培养24,48,72,96h,MTT法测定细胞相对增殖率,判断细胞毒性的级别。结果与结论：SD大鼠成骨细胞在温敏性壳聚糖水凝胶中培养24h内镜下观察呈圆形,48h后开始伸出触角并扩增;温敏性壳聚糖水凝胶浸提液中培养的各组细胞在不同时间点相对增殖率在92%~112%之间,各浓度的温敏性壳聚糖水凝胶材料浸提液的细胞毒性均为0级或1级,完全符合生物材料的安全评价标准。