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调控细胞迁移和组织再生的生物材料研究

化学进展 2019年第11期31卷 1576-1590页

作者：左新钢张昊岚周同高长有浙江大学教育部高分子合成与功能构造重点实验室高分子科学与工程学系

组织再生材料为细胞、组织的生长提供必要的物质基础,维持再生组织的形状和力学性能,并实现与周围组织的有机整合。其中,材料-细胞的相互作用是组织再生材料的核心问题。组织再生材料表界面的物理结构和化学性能可以直接影响细胞的黏附... 详细信息

组织再生材料为细胞、组织的生长提供必要的物质基础,维持再生组织的形状和力学性能,并实现与周围组织的有机整合。其中,材料-细胞的相互作用是组织再生材料的核心问题。组织再生材料表界面的物理结构和化学性能可以直接影响细胞的黏附、铺展、增殖、迁移和分化等行为,进而影响组织修复和再生的效果。多数组织和器官具有立体结构,并具有更为精细的微结构。因此,三维组织再生材料体系的构建及其微结构调控是另外一个重要问题。本文结合本课题组近年的工作,综合国内外最新研究成果,重点介绍了生物材料表界面物理结构和理化性质对微粒吞噬、细胞黏附的影响、梯度材料对细胞黏附和定向迁移的作用、3D水凝胶中的细胞迁移行为及特点,以及用于皮肤和软骨组织修复与再生的植入材料,最后对生物材料在组织再生中的研究与应用进行了展望。

关键词：生物材料表界面细胞迁移水凝胶组织工程

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泥鳅体表黏液的流变行为

高分子学报 2010年第4期20卷 468-473页

作者：刘德明陶鑫峰王一飞蔡斌杜淼郑强浙江大学高分子科学与工程学系高分子合成与功能构造教育部重点实验室杭州310027

研究了无鳞鱼———泥鳅的体表黏液流变行为,发现黏液的稳态流动存在着3个不同区域:第一区域内,黏度随剪切速率(γ)变化不显著,呈现牛顿流动行为;第二区域内,随γ增大,黏度下降,呈现非牛顿行为;第三区域内,随γ继续增大,黏度又基... 详细信息

研究了无鳞鱼———泥鳅的体表黏液流变行为,发现黏液的稳态流动存在着3个不同区域:第一区域内,黏度随剪切速率(γ)变化不显著,呈现牛顿流动行为;第二区域内,随γ增大,黏度下降,呈现非牛顿行为;第三区域内,随γ继续增大,黏度又基本保持不变.黏液表观黏度(ηa)与γ的关系可用Carreau模型很好地拟合,其增比黏度(ηsp)与浓度(c)的关系为ηsp∝c1.5,表明黏液处于亚浓缠结区域.在测试频率(ω)范围内,黏液的动态储能模量(G′)大于动态损耗模量(G″),表明与黏性相比较,弹性占优,且G′及G″随ω变化不显著.存在一临界温度(35℃),当低于35℃时,黏液黏度随温度变化不显著,当高于35℃时,黏液变性,表现出不同的流变行为.

关键词：泥鳅黏液流变行为

制备参数对聚乙烯醇水凝胶-玻璃基板摩擦行为的影响

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高分子学报 2014年第5期24卷 708-714页

作者：徐朋朋杜淼郑强浙江大学高分子科学与工程学系高分子合成与功能构造教育部重点实验室杭州310027

采用不同方法制备了聚乙烯醇（PVA）水凝胶，研究了制备参数对水凝胶／玻璃摩擦体系的影响．结果表明，混合溶剂有利于凝胶均匀网络的形成，制备的凝胶强度较高；冷冻解冻次数的增加有利于PVA水凝胶强度的提高；超高相对分子质量聚氧化... 详细信息

采用不同方法制备了聚乙烯醇（PVA）水凝胶，研究了制备参数对水凝胶／玻璃摩擦体系的影响．结果表明，混合溶剂有利于凝胶均匀网络的形成，制备的凝胶强度较高；冷冻解冻次数的增加有利于PVA水凝胶强度的提高；超高相对分子质量聚氧化乙烯（PEO）的加入，可使PVA形成更为致密、均匀的网络，显著提高PVA水凝胶的模量（E）．低滑动速率（v）时，高E的水凝胶具有较高的摩擦力（f），但易在较低”下形成流体动力润滑，使其在较高v（10^-1～10^0m／s）时反而呈现出较低的摩擦力，该速率范围与人体正常行走时膝关节软骨的运动速率相当．PEO的加入可降低较高v时的f，而低v区f的降低与加入的PEO浓度有关．

关键词：聚乙烯醇水凝胶聚氧化乙烯模量摩擦行为

壳聚糖-O-聚(聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯)接枝共聚物的ATRP合成及其自组装研究

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高分子学报 2010年第7期20卷 897-902页

作者：何嫄於麟谭松巍蒋宏亮涂克华王利群浙江大学高分子科学与工程学系高分子合成与功能构造教育部重点实验室杭州310027

以十二烷基硫酸钠-壳聚糖复合物(SCC)为起始物,将溴代异丁酸偶联到SCC的羟基上,得到溴代SCC(Br-SCC).以Br-SCC作为大分子引发剂,溴化亚铜、二联吡啶为催化剂,引发聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯(MPEGMA)原子转移自由基聚合,得到SCC-O-PMPEG... 详细信息

以十二烷基硫酸钠-壳聚糖复合物(SCC)为起始物,将溴代异丁酸偶联到SCC的羟基上,得到溴代SCC(Br-SCC).以Br-SCC作为大分子引发剂,溴化亚铜、二联吡啶为催化剂,引发聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯(MPEGMA)原子转移自由基聚合,得到SCC-O-PMPEGMA;SCC-O-PMPEGMA中十二烷基硫酸钠(SDS)用Tris-2-甲基-2-氨基-1,3-丙二醇(Tris)解复合脱除,最终制备得到壳聚糖-O-PMPEGMA(CS-O-PMPEGMA).用FTIR和1H-NMR对中间产物与CS-O-PMPEGMA进行了表征,结果表明SCC的溴化度可以通过改变溴代异丁酸/SCC的投料比调节,改变MPEGMA/Br-SCC的投料比则可调控PMPEGMA的聚合度.用动态光散射、zeta电位仪以及TEM等手段研究了CS-O-PMPEGMA与肝素钠的复合行为,结果表明随着肝素钠/壳聚糖结构单元摩尔比(X)增加,复合胶束的粒径增大、表面电位降低;当X超过2时,肝素钠与CS-O-PMPEGMA复合形成球形纳米颗粒,其水合半径约44nm,zeta电位为-8.9mV.合成得到的CS-O-PMPEGMA具有规整化学结构,能与聚阴离子复合形成球形胶束,很有希望在基因传递与肿瘤靶向等领域得到应用.

关键词：壳聚糖复合物聚乙二醇原子转移自由基聚合自组装

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取向结构和梯度分布医用材料的制备及应用

化学进展 2011年第12期23卷 2550-2559页

作者：邢东明马列高长有教育部高分子合成与功能构造重点实验室浙江大学高分子科学与工程学系杭州310027

组织器官缺损或功能损失是人类健康所面临的重大危害,具有特定结构和组成的再生医学材料是实现组织再生与修复的关键和物质基础。本文对具有取向结构和梯度分布的再生医学材料的制备方法及其生物学性能进行了综述。与传统的再生医学材... 详细信息

组织器官缺损或功能损失是人类健康所面临的重大危害,具有特定结构和组成的再生医学材料是实现组织再生与修复的关键和物质基础。本文对具有取向结构和梯度分布的再生医学材料的制备方法及其生物学性能进行了综述。与传统的再生医学材料相比,取向结构使得细胞在支架中呈取向分布和生长,有利于营养物质及代谢产物的传递,可用于构建具有取向结构的三维组织。具有物理性能、化学组成、生物因子梯度分布的再生医学材料能够调控细胞在梯度方向的黏附、迁移和分化等行为。基于仿生学原理设计的具有取向结构和梯度分布的再生医学材料为缺损组织或器官的再生与修复提供了更适宜的微环境,可望获得更出色的再生修复效果。

关键词：支架取向梯度再生医学

盐溶液调控海藻酸钙微球中的自由羧酸根及其对阿霉素的装载和释放行为研究

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高分子学报 2012年第7期22卷 771-777页

作者：宋亦超仝维鋆高长有教育部高分子合成与功能构造重点实验室、浙江大学高分子科学与工程学系杭州310027

采用膜乳化-凝胶化法制备了粒径窄分布的海藻酸钙微球.用不同浓度的氯化钠溶液处理微球来调控微球中的自由羧酸根的含量.用原子吸收光谱和红外光谱表征了微球中钙、钠离子以及化学基团的变化,证明盐处理后海藻酸钙微球内发生了钠离子置... 详细信息

采用膜乳化-凝胶化法制备了粒径窄分布的海藻酸钙微球.用不同浓度的氯化钠溶液处理微球来调控微球中的自由羧酸根的含量.用原子吸收光谱和红外光谱表征了微球中钙、钠离子以及化学基团的变化,证明盐处理后海藻酸钙微球内发生了钠离子置换钙离子的过程,海藻酸中的羧酸根由螯合态转变为自由态.用盐处理后的微球吸附带正电荷的小分子抗癌药物阿霉素的能力大大提高,其中用浓度1.8%的氯化钠溶液处理后的微球载药量达到1310μg/mg,是未处理微球的10倍.负载药物的微球具有pH敏感的释放行为,在pH5.5的PBS溶液中的释放速率和释放量显著大于在pH 7.4的PBS溶液中.

关键词：膜乳化海藻酸钙微球盐处理阿霉素药物释放

磺化壳聚糖的制备及其对生长因子活性的保护作用

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高分子学报 2012年第4期22卷 418-426页

作者：吴兴杰马列高长有教育部高分子合成与功能构造重点实验室浙江大学高分子科学与工程学系杭州310027

以壳聚糖为基材,分别以氯磺酸、三甲胺.三氧化硫和丙磺酸内酯为磺化试剂,制备了3,6-O-磺化壳聚糖(OCS)、2-N-磺化壳聚糖(NCS)和2-N-磺丙基壳聚糖(PCS)3种磺化壳聚糖.采用红外光谱、核磁共振谱证明了磺化壳聚糖的结构,元素分析测定了磺... 详细信息

以壳聚糖为基材,分别以氯磺酸、三甲胺.三氧化硫和丙磺酸内酯为磺化试剂,制备了3,6-O-磺化壳聚糖(OCS)、2-N-磺化壳聚糖(NCS)和2-N-磺丙基壳聚糖(PCS)3种磺化壳聚糖.采用红外光谱、核磁共振谱证明了磺化壳聚糖的结构,元素分析测定了磺化壳聚糖的磺化率.以组织修复过程中一种重要的活性因子——碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)为目标因子,通过体外成纤维细胞培养实验,评价了不同磺化壳聚糖对bFGF活性的保护能力.结果显示,相对于未改性壳聚糖(CS),磺化壳聚糖对成纤维细胞的形态无显著影响.细胞活性检测结果显示,OCS和PCS对bFGF活性无明显的保护能力;NCS能有效提高bFGF促进成纤维细胞活性的能力,其对bFGF活性的保护能力可达肝素70%左右.磺化壳聚糖的bFGF活性保护能力不随磺化率的改变而变化.

关键词：磺化壳聚糖,碱性成纤维细胞生长因子,生物活性,肝素

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SSBR/SiO_2混炼胶的动态黏弹行为

高分子学报 2009年第8期19卷 729-734页

作者：宋义虎孙晋郑强高分子合成与功能构造教育部重点实验室浙江大学高分子科学与工程学系杭州310027

研究了白炭黑(SiO2)填充溶液聚合丁苯橡胶(SSBR)的动态流变行为,考察了时间-浓度叠加(time-concentration superposition,TCS)原理在粒子填充橡胶中的应用,获得以未填充SSBR为基准的流变叠加曲线.流变叠加曲线在低频下呈现模量平台,复... 详细信息

研究了白炭黑(SiO2)填充溶液聚合丁苯橡胶(SSBR)的动态流变行为,考察了时间-浓度叠加(time-concentration superposition,TCS)原理在粒子填充橡胶中的应用,获得以未填充SSBR为基准的流变叠加曲线.流变叠加曲线在低频下呈现模量平台,复数黏度呈现剪切变稀行为,而损耗因子tanδ在特定频率下出现峰值.基于刚性粒子所导致的应变放大效应以及SiO2粒子间SSBR分子的受限运动,探讨了TCS模量平移因子AG与频率平移因子Aω随SiO2体积分数φ的变化.AG与Aω均为φ的标度函数,但AG～φ关系不符合粒子聚集体团聚(cluster-cluster aggregation,CCA)模型.讨论了偶联剂3-辛酰基硫代-1-丙基三乙氧基硅烷(NXT)对动态流变行为的影响.NXT不影响性叠加曲线的低频平台模量与剪切变稀幂律指数.然而,与不含偶联剂的混炼胶相比,NXT造成SSBR特征弛豫时间缩短,稠度与A增大.

关键词：溶聚丁苯橡胶白炭黑动态黏弹性时间-浓度叠加(time-concentration superposition TCS)原理应变放大效应

采用静电纺丝/非溶剂致相分离制备聚丙烯腈多孔超细纤维的研究

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高分子学报 2013年第2期23卷 248-254页

作者：欧洋吴青芸万灵书杨皓程徐志康高分子合成与功能构造教育部重点实验室浙江大学高分子科学与工程学系杭州310027

以聚丙烯腈/二甲基亚砜/N,N'-二甲基甲酰胺三元体系为纺丝液、3℃水浴为接收介质,通过静电纺丝制备了具有纳米孔结构的静电纺聚丙烯腈多孔超细纤维.探讨了溶剂比例、接收介质、聚丙烯腈浓度、纺丝电压及接收距离等因素对纤维直径和表面... 详细信息

以聚丙烯腈/二甲基亚砜/N,N'-二甲基甲酰胺三元体系为纺丝液、3℃水浴为接收介质,通过静电纺丝制备了具有纳米孔结构的静电纺聚丙烯腈多孔超细纤维.探讨了溶剂比例、接收介质、聚丙烯腈浓度、纺丝电压及接收距离等因素对纤维直径和表面孔隙率的影响.结果表明最佳制备条件为混合溶剂质量比1∶1、纺丝电压16 kV、聚丙烯腈浓度15 wt%、接收距离5 cm、纺丝速率0.7 mL/h、环境温度25℃、相对湿度40%～70%.在此条件下得到的聚丙烯腈多孔超细纤维直径在420～490 nm,平均直径468 nm,表面孔隙率3.4%,纤维内部形成大量孔径为8～30 nm的孔结构,且孔径分布均匀,孔形状相对一致.N2吸附脱附测试表明,聚丙烯腈多孔纤维的BET比表面积达43.86 m2/g,是相同直径无孔聚丙烯腈纤维比表面积理论值的6倍.通过研究聚丙烯腈/(二甲基亚砜+N,N'-二甲基甲酰胺)/水的三元相图,提出非溶剂致相分离是主要成孔机理.

关键词：聚丙烯腈静电纺丝多孔结构非溶剂致相分离