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基于抗菌肽的智能型抗菌涂层研究进展

应用化学 2020年第8期37卷 865-876页

作者：孙振龙闫顺杰周容涛张桢焱欧阳兆飞朱雪真殷敬华威高集团有限公司医用植入器械国家工程实验室山东省医用植入器械技术重点实验室山东威海264210

抗菌肽作为一种高效、广谱、不致细菌耐药性的抗菌物质受到科研人员的广泛关注。在生物材料表面制备抗菌肽基涂层是减少器械相关细菌感染的有效途径。然而传统抗菌肽释放型涂层受限于抗菌肽存储量,抗菌时效短;抗菌肽直接固定涂层易遭受... 详细信息

抗菌肽作为一种高效、广谱、不致细菌耐药性的抗菌物质受到科研人员的广泛关注。在生物材料表面制备抗菌肽基涂层是减少器械相关细菌感染的有效途径。然而传统抗菌肽释放型涂层受限于抗菌肽存储量,抗菌时效短;抗菌肽直接固定涂层易遭受死细菌对杀菌性能的掩蔽。另外,生物材料使用场景的多变性和复杂性,强烈要求材料的正常服役和抗感染性能具有高度可调控性。将刺激响应聚合物与现有的抗菌策略相结合,并通过精巧的设计来构建智能型抗肽涂层平台,对于获取优异的抗菌特性和丰富体系的使用场景具有重要意义。本文综述了智能型抗菌肽涂层的研究进展,阐述了构建释放型和非释放型涂层的主要策略,分析了刺激响应聚合物在抗菌体系中的作用及角色,探讨了智能抗菌肽涂层在正常服役和感染应对阶段的功能转换设计,并对智能型抗菌肽涂层的未来发展做出展望。

关键词：抗菌肽可控释放表面固定刺激响应智能抗菌材料

堆填土边坡渗流-侵蚀耦合的连续介质力学模型

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水文地质工程地质 2025年

作者：成群智侯克鹏陈耀华昆明理工大学公共安全与应急管理学院云南省蓝色矿山与特殊地下空间开发利用重点实验室昆明理工大学国土资源工程学院湖北民本集团有限公司

在由粗细混合颗粒组成的堆填土边坡中，降雨入渗可能会引起细颗粒的迁移从而改变土壤水力特性影响边坡稳定性。为研究堆填土边坡内在的渗流—侵蚀耦合演化规律，基于连续介质力学理论，建立了非饱和渗流与内部侵蚀的耦合模型，该模型被... 详细信息

在由粗细混合颗粒组成的堆填土边坡中，降雨入渗可能会引起细颗粒的迁移从而改变土壤水力特性影响边坡稳定性。为研究堆填土边坡内在的渗流—侵蚀耦合演化规律，基于连续介质力学理论，建立了非饱和渗流与内部侵蚀的耦合模型，该模型被植入COMSOL Multiphysics有限元程序，模拟了四种不同降雨类型（均匀型、递增型、递减型、单峰型）下非饱和堆填土边坡的渗流—侵蚀耦合响应规律，并结合无限边坡模型定量分析了细颗粒迁移引发的土体渗透性和边坡稳定性的影响。数值模拟的结果表明：基于多孔介质五相混合物的假设，以连续介质力学理论推导出的孔隙率演变方程、可侵蚀细颗粒含量方程及液化细颗粒浓度方程能有效反映由于渗流作用细颗粒侵蚀迁移导致的土体渗透性及稳定性变化。依赖COMSOL Multiphysics数值模拟平台，采用系数型偏微分方程建模（PDE）实现了渗流场、应力场、孔隙率变化场、可侵蚀细颗粒含量场、液化细颗粒浓度场的多场多相耦合过程。土体孔隙率和液化细颗粒浓度随着湿润峰的推进和内部侵蚀的进行而增大，而可侵蚀细颗粒含量与之相反。内部侵蚀主要发生在湿润峰前沿位置，四种降雨类型对边坡的危害程度依次为：均匀型、递减型、单峰型、递增型。

关键词：降雨入渗细颗粒迁移渗流—侵蚀耦合连续介质力学不同降雨类型

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层状高分子刷表面及其生物医用

中国科学：化学 2020年第4期50卷 447-462页

作者：杨然殷敬华闫顺杰栾世方中国科学院长春应用化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室长春130022 中国科学技术大学应用化学与工程学院合肥230026 医用植入器械国家工程实验室威高集团有限公司山东省医用植入器械技术重点实验室威高集团有限公司威海264210

表面改性是赋予生物医用材料表面所需功能和性能的最佳途径之一.高分子刷改性表面具有制备简单、表面化学可控、耐久性和稳定性好等优点,近年来发展迅猛.其中,层状高分子刷表面引起了人们极大的研究兴趣.层状高分子刷将不同接枝链段构... 详细信息

表面改性是赋予生物医用材料表面所需功能和性能的最佳途径之一.高分子刷改性表面具有制备简单、表面化学可控、耐久性和稳定性好等优点,近年来发展迅猛.其中,层状高分子刷表面引起了人们极大的研究兴趣.层状高分子刷将不同接枝链段构建在不同空间层上,不仅接枝链段间密度和功能相互干扰小,而且通过结构和组成设计,协同利用不同高分子刷层在温度、溶剂、pH等外界环境下的响应差异,能获得单层高分子刷很难实现的生物自适应性.本文系统地概述了层状高分子刷的构建方法、表面结构与性能关系,结合本课题组的相关研究工作,综述了层状高分子刷在生物医用领域的研究进展,最后展望了层状高分子刷医用表面的发展前景和趋势.

关键词：层状高分子刷活性接枝聚合表面结构与性能抗细菌感染生物医用检测

生物医用材料表面光引发活性接枝聚合研究新进展

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高分子学报 2021年第3期52卷 223-234页

作者：孙立伟宋凌杰栾世方殷敬华中国科学院长春应用化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室长春130022 中国科学技术大学应用化学与工程学院合肥230026 威高集团有限公司医用植入器械国家工程实验室威海264210

表面接枝聚合改性已经成为提升生物医用材料性能的最重要方法之一.参比其他活性接枝聚合方法,光引发活性接枝聚合因其独特的优势已被越来越广泛地应用于生物医用材料表面改性.根据光引发剂的类型,目前应用最多的光引发活性接枝聚合的引... 详细信息

表面接枝聚合改性已经成为提升生物医用材料性能的最重要方法之一.参比其他活性接枝聚合方法,光引发活性接枝聚合因其独特的优势已被越来越广泛地应用于生物医用材料表面改性.根据光引发剂的类型,目前应用最多的光引发活性接枝聚合的引发体系主要有3种:光引发-转移-终止剂介导的聚合引发体系、二苯甲酮及其衍生物引发体系、硫杂蒽酮类引发体系.本文首先简要介绍了上述3种光引发活性接枝聚合体系的发展历程、接枝机理以及特点.同时结合本课题组相关研究工作,重点论述了光引发接枝聚合技术在3个不同生物医用领域的主要应用:(1)抗菌表面,利用光活性接枝的特点构建层状功能高分子刷,实现表面抗菌功能的阶段性需求.(2)免疫检测表面,使用光活性接枝方法构建层状功能高分子刷,解决检测灵敏度低以及蛋白干扰问题.(3)生物活性分子表面固定,利用可见光活性接枝聚合体系,实现酶在表面的固定化使用以及细胞表面修饰以提高细胞稳定性.最后展望了生物医用材料表面光引发活性接枝聚合研究的发展趋势.

关键词：光活性接枝聚合表面改性抗菌免疫检测生物活性分子

苯乙烯类热塑性弹性体的生物功能改性研究进展

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青岛科技大学学报（自然科学版） 2021年第1期42卷 85-92页

作者：孙振龙闫顺杰周容涛张桢焱李晓萌殷敬华威高集团有限公司医用植入器械国家工程实验室山东威海264210 威高集团有限公司山东省医用植入器械技术重点实验室山东威海264210

苯乙烯类热塑性弹性体(TPS)具有优良的物理机械性能、生物稳定性和生物相容性,在体内外医用领域有很广泛的应用前景。首先对TPS的结构、特性和分类进行了介绍,系统地概述了采用调控物理机械性能、改善生物相容性和赋予生物功能性等实现... 详细信息

苯乙烯类热塑性弹性体(TPS)具有优良的物理机械性能、生物稳定性和生物相容性,在体内外医用领域有很广泛的应用前景。首先对TPS的结构、特性和分类进行了介绍,系统地概述了采用调控物理机械性能、改善生物相容性和赋予生物功能性等实现TPS高性能化与功能化的方法,并对TPS在医疗领域的未来发展做出展望。

关键词：苯乙烯类热塑性弹性体物理共混化学改性表面改性生物医疗应用

牛血清白蛋白诱导聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸导电互穿网络水凝胶制备与性能

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复合材料学报 2023年第9期40卷 5330-5340页

作者：黄云锋李德王楠马姣太原理工大学新材料界面科学与工程教育部重点实验室太原030024 威高集团有限公司山东省医用植入器械技术重点实验室威海264210 中国科学院长春应用化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室长春130022

由于具有优异的导电性、生物相容性、柔韧性和稳定性,聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)导电水凝胶被广泛用于生物传感、神经电极及可穿戴电子等领域。但是,目前合成PEDOT:PSS导电水凝胶大都是通过大幅增加离子强度和降低p... 详细信息

由于具有优异的导电性、生物相容性、柔韧性和稳定性,聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)导电水凝胶被广泛用于生物传感、神经电极及可穿戴电子等领域。但是,目前合成PEDOT:PSS导电水凝胶大都是通过大幅增加离子强度和降低pH改变PEDOT:PSS的聚集状态使其成胶,条件较苛刻。本文发现一种温和的PEDOT:PSS成胶方法,即通过对牛血清白蛋白(BSA)进行解折叠,改变空间构象,随后充分暴露的多肽链能够原位诱导PEDOT:PSS一步快速形成PEDOT:PSS/BSA互穿网络导电水凝胶。研究表明,该水凝胶不仅保持了PEDOT:PSS网络优异的导电性,同时解折叠的BSA赋予凝胶优异的溶胀性、力学性能和热性能。水凝胶溶血率均低于5%,表明其具有良好的细胞相容性,同时观察到该互穿凝胶能够在人体皮肤、橡胶、塑料和玻璃等多种基底材料上进行黏附,而且由于网络中大量的非共价键存在,该凝胶展现出优异的自愈合性能。总之,本文提供的PEDOT:PSS/BSA互穿网络水凝胶的制备方法及优异性能使其在可穿戴电子及伤口敷料等领域具有良好的应用前景。

关键词：牛血清白蛋白聚(3,4-乙撑二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸生物相容性导电性互穿网络水凝胶

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低并发症医用涂层构建策略研究进展

功能高分子学报 2020年第2期33卷 141-147页

作者：石恒冲车超越栾世方殷敬华中国科学院长春应用化学研究所高分子物理与化学国家重点实验室长春130022 威高集团有限公司山东省医用植入器械技术重点实验室山东威海264210

医用材料的功能性主要通过医用材料表面与生物环境接触而表现出来,需要对医用材料表面进行功能化改性,否则在植入/介入过程中会吸附侵入的细菌引发感染或产生凝血引发血栓等并发症,导致器械服役时间缩短及应用失败。基于上述问题在材料... 详细信息

医用材料的功能性主要通过医用材料表面与生物环境接触而表现出来,需要对医用材料表面进行功能化改性,否则在植入/介入过程中会吸附侵入的细菌引发感染或产生凝血引发血栓等并发症,导致器械服役时间缩短及应用失败。基于上述问题在材料表面调控结构组成、构建功能表面、实现低并发症和生物相容性一直是该领域亟需解决的重要科学问题。目前低并发症医用涂层构建方法主要有表面化学接枝改性、单分子层自组装、层层自组装、多巴胺涂层等,结合本课题组近年来在低并发症医用高分子材料及医疗器械的医用涂层研究成果,简单介绍了国内外医用涂层表面构建的研究进展。

关键词：医用涂层低并发症抗感染抗凝血医疗器械

右旋组分对左旋聚乳酸单丝体外降解性能的影响

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高分子材料科学与工程 2021年第4期37卷 134-142页

作者：张国艺康亚红姜洪焱常兆华上海市微创伤介植入医疗器械及设备重点实验室上海微创医疗器械(集团)有限公司上海201203

将质量分数5%的右旋丙交酯(D-LA)组分加入到左旋聚乳酸(PLLA)的制备中得到共聚物PLD955材料并将其制备成单丝。通过60℃加速降解和37℃实时降解试验,利用凝胶渗透色谱、差示扫描量热分析、X射线衍射及拉伸试验等分析测试方法,系统地研究... 详细信息

将质量分数5%的右旋丙交酯(D-LA)组分加入到左旋聚乳酸(PLLA)的制备中得到共聚物PLD955材料并将其制备成单丝。通过60℃加速降解和37℃实时降解试验,利用凝胶渗透色谱、差示扫描量热分析、X射线衍射及拉伸试验等分析测试方法,系统地研究了PLD955单丝和PLLA单丝在2种降解条件下的质量变化、相对分子质量变化、热性能、结晶性能及力学性能的变化。结果表明,实时降解32周,PLLA单丝性能变化不大,而PLD955单丝质量以每周0.63%的速率损失,PLD955单丝重均分子量的半衰期比PLLA单丝快10倍,在该温度降解7周,PLD955单丝的力学强度已损失殆尽。而加速降解条件下,PLLA单丝的断裂强度的半衰期是PLD955单丝的10倍。证明5%D-LA的加入显著加速了PLLA的降解。

关键词：左旋聚乳酸单丝 (左旋丙交酯/右旋丙交酯95/5)共聚物单丝加速降解实时降解

缠丝过程中PCCP管芯变形的试验研究与数值模拟

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混凝土与水泥制品 2025年第2期 47-52页

作者：窦铁生董晓农赵磊程冰清董鹏李炎隆宁靖华黎康平流域水循环模拟与调控国家重点实验室中国水利水电科学研究院北京100038 山西西龙池抽水蓄能电站有限责任公司山西忻州030500 陕西省引汉济渭工程建设有限公司陕西西安710010 西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室陕西西安710048 中国电建集团山东电力管道工程有限公司山东济南250117

预应力钢筒混凝土管(PCCP)在管芯缠丝时,管芯内表面有时会出现环向裂缝。通过在PCCP管芯生产过程中植入光纤光栅传感器,测量了管芯缠丝过程中钢筒的环向应变、管芯内表面的环向和纵向应变,并进行了有限元数值模拟,揭示了管芯缠丝变形的... 详细信息

预应力钢筒混凝土管(PCCP)在管芯缠丝时,管芯内表面有时会出现环向裂缝。通过在PCCP管芯生产过程中植入光纤光栅传感器,测量了管芯缠丝过程中钢筒的环向应变、管芯内表面的环向和纵向应变,并进行了有限元数值模拟,揭示了管芯缠丝变形的普遍规律。基于此,提出了降低管芯纵向应变峰值的改进方案。研究成果可为PCCP设计和缠丝过程改进提供参考。

关键词：预应力钢筒混凝土管(PCCP) 管芯缠丝环向变形纵向变形原型试验数值模拟

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