海洋材料范文

海洋材料范文海洋材料范文 甘油为基础的壳聚糖温敏凝胶及生物医学应用摘要壳聚糖是由葡萄 糖胺组成的一种无毒 没有排斥反应 能被生物降解的多糖 是甲 壳素脱乙酰基的产物 壳聚糖温敏凝胶已经发展到在原位形成凝胶 这样就不需要手术植 入 在这篇论文中 对基于不同的甘油壳聚糖温敏凝胶的最新研究进展 进行了总结 以壳聚糖和 甘油磷酸酯或 甘油磷酸酯制备水凝胶 它在室温下是液体 随着温度的升高 它 会转变成凝胶 凝胶化机理可能涉及壳聚糖 甘油和水之间的多重相互作用 溶液的行为 流变 物理化学性质和水凝胶的凝胶化过程不仅受到 分子量 脱乙酰度 和脱乙酰壳多糖的浓度的影响 同时也受甘油 的种类和浓度的影响 它的属性和水凝胶的三维网络结构使它们在生物医药领域得到了广 泛的应用 包括局部药物递送和组织工程 目录 1 简介 5252 壳聚糖 甘油磷酸水凝胶 5252 1发展历程和凝胶化机制 5252 2制备及性能 5283 壳聚糖 甘油磷酸水凝胶 5303 1发展历程和凝胶化机制 5303 2制备及性能 5304 壳聚糖 磷酸甘油水凝胶的生物医学应用 5314 1 当地药物递送 5314 2 组织工程应用 5325 结论 534致谢 534参考 5341 简介水凝胶是由具有高数量的亲水基团的三维网络组成 水 凝胶可以吸收大量的水 它既不会瓦解也不溶解 充分溶胀的水凝胶软 柔韧 有水或生物流体的低界面张力 水凝胶的高水含量使得当它被植入宿主时 大多数生物体组织和水 凝胶的粘弹性性质兼容 使损害周围组织最小化 这些特点使水凝胶成为生物医学应用的理想选择 如对伤害的生命 系统进行修复 Bhattarai Gunn Jayakumar Prabaharan Nair Jayakumar et al xx Muzzarelli xx Muzzarelli xx Muzzarelli xx Muzzarelli et al xx 壳聚糖水凝胶的开发已成为一个区域性的深入研究 并且 关于脱乙酰壳多糖的水凝胶及其在各种应用的潜在用途已有大量被 报导 Lee et al xx Nagahama et al xx Sunget al xx Tang Du Hu Shi Zhou et al xx 壳聚糖水凝胶可以由各种不同的几何形状和配方来制备 包括液态 凝胶 珠 膜 片剂 胶囊剂 微球 微粒 海绵 和纺织纤维 De nkbas xx Hamidi Azadi Khan Tare Oreffo Ladet David Buenger et al xx Hoffman xx LeeRuel Gari py Chaput Guirguis Cho Andr B gin Li Fan Zhu et al xx 结果表明 水凝胶的孔内部的纤维可以减少减少的巨噬细胞的数量 降低炎症的程度 提高改性水凝胶的抗降解 2 2制备及性能一种新型的可注射的原位胶凝热敏壳聚糖 甘油磷 酸的配方在最近几年已被提出 Chenite etal 2000 xx Ruel Gari py Hildgen Gupta Liu Chen etal xx 热敏水凝胶是基于共轭壳聚糖 4硫代丁脒 羟基磷灰石和 磷酸甘油制备的 这个共轭壳聚糖 4硫代丁脒 羟基磷灰石和 磷酸甘油水凝胶显示出更高的储能模量 G 和损耗模量 G 与未修饰的脱乙酰壳多糖 羟基磷灰石 磷酸甘油水凝胶相比 它能 降低能保持蛋白质释放较长时间的牛血清白蛋白的释放速率 这是 由于硫醇基和 或二硫键的存在 这个共轭壳聚糖 4硫代丁脒 羟基磷灰石 磷酸甘油水凝胶具有纳米羟基磷灰石的均匀分布的多孔结构 具有 适当的降解率和低的细胞毒性 3 壳聚糖 磷酸甘油水凝胶3 1发展历程和成胶机制 甘油磷酸是 甘油磷酸和 甘油磷酸的混合物 Wu Su and Ma xx 报道了由季铵盐壳聚糖 甘油磷酸和 甘油磷酸组成的水凝胶 据观察 季铵化的壳聚糖可形成热敏水凝胶不仅与 甘油磷酸 还与有相似热敏性的 甘油磷酸 甘油磷酸和 甘油磷酸的分子结构展示在图5 甘油磷酸具有支链结构 它的空间阻力小于 甘油磷酸 脱乙酰壳多糖分子之间的疏水相互作用力被更容易地形 成 所以与 甘油磷酸相比 甘油磷酸可能有更好的凝胶化能力 随着 甘油磷酸的量的增加 更多的季胺基通过离子作用结合 甘油磷酸 因此 季胺基团之间的静电斥力减弱 并且聚合物链的聚合形成更容 易 因此 凝胶化时间被明显缩短 凝胶时间还受的季铵化的壳聚糖浓 度的影响 在较高壳聚糖季铵盐浓度下凝胶化的时间变短 但是 如果浓度过高 季铵化的脱乙酰壳多糖是难以完全溶解 因 为太粘稠 解决的办法是用注射器注入 壳聚糖和壳聚糖季铵盐凝胶之间的比较也在实践 从壳聚糖 甘油磷酸钠水凝胶中的药物释放具有较高的初始释放速率 在酸性 和碱性条件下没有明显的pH敏感性 从壳聚糖季铵盐 磷酸甘油水凝胶中的释放具有良好的pH敏感性 被困的药物在酸性条件下迅速释放 在碱性条件下缓慢释放 该壳聚糖季铵盐 磷酸甘油水凝胶随后进行基于腺病毒扎伊尔的埃博拉病毒糖蛋白抗 原的疫苗滴鼻交付评估 Wu Wu etal xx 结果表明 适度的季壳聚糖 磷酸甘油水凝胶 抗原制剂引起诱发最高的IgG IgG1的 和IgG2a抗 体滴度血清 以及在洗肺粘膜IgA应答 其可以归因于由于水凝胶的热灵敏度而延 长抗原的停留时间 同样的研究已经在季壳聚糖 聚乙二醇 甘油水凝胶上进行 Wu Wei Wang Su Zhou Chen etal xx已经开发出 一种制备壳聚糖 磷酸甘油温敏凝胶的方法 简单来说 脱乙酰壳多糖加入到乙酸 乙酸钠缓冲溶液 搅拌直至其 溶解 然后 将脱乙酰壳多糖溶液在冰浴中冷却20分钟 将50 重量 体积 甘油水溶液在蒸馏水中制备在 并随着在冰浴中的脱乙酰壳多糖溶 液冷冻 预定值的 甘油磷酸溶液逐滴加入到壳聚糖溶液中并不断搅拌 最终的脱乙酰 壳多糖 甘油磷酸盐溶液混合20分钟 此温敏凝胶的热敏特性 外观 和水凝胶的结构都受到pH值 离子 强度 脱乙酰壳多糖 磷酸甘油的比率和浓度 分子量 脱乙酰壳多糖的脱乙酰化度的影 响 Zhou Chen Kong Liu Cha Zhao Ji etal xx Zhou Chen etal xx 水凝胶在4 下至少在三个月内是稳定的 水凝胶的外观会随脱乙酰 壳多糖浓度和的分子量的增加变得更加紧凑和规则 亲水模型药物阿霉素在24h内会释放60 70 这比疏水模型6 巯基释放的的慢 生物相容性研究 Zhou Zhang ZhangLiuZhang JoLewis Chu xx Hsiao etal xx 提出了一种基于壳聚糖的双亲性壳聚糖纳米药物载体 羧甲基 酰基壳聚糖 羧甲基壳聚糖在水环境中自组装成纳米囊种 粒径约200nm 当和甘 油和 甘油磷酸混合时 形成热胶凝液 水凝胶显示出可贮库药物递送系统通过在体内乙琥胺的治疗效果 抑制棘波放电的长埃文大鼠模型 为了提高水凝胶的定位 Zhang etal xx 已经开发出一种磁性热敏水凝胶膀胱芽孢杆菌Calmettee卡介苗 输送系统 这是由壳聚糖 甘油和Fe3O4磁性纳米粒子构成的 凝胶 允许膀胱内持续释放芽孢Calmettee 卡介苗超过48小时在磁场存在下 芽孢杆菌Calmettee卡介苗的持续释放显着提高了抗肿瘤功效 并诱 导膀胱高局部免疫力 Alinaghi Rouini Daha and Moghimi xx 已经开发出一种基于壳聚糖 甘油凝胶脂质体的融合脂质体对脂 质体的控制释放的新概念 结果表明 自由标签离开腹膜腔迅速在这两种溶液和水凝胶形式下 一小时后 活性分别为2 5和3 8 ID 对于脂质体和脂质体的水凝胶的值是25 8和51 2 ID 24h后分 别下降至1 9和19 2 此外 研究了脂质成分和表面电荷分布完整的脂质体释放的水凝胶 嵌入式泡的影响 Alinaghi Rouini Johari Daha Moghimi xx 有趣的结果中观察到 该水凝胶可逆转的负电荷的脂质体腹膜保留 增加八倍其曲线下面积 AUC 的值 在所有配方中达到最高量 Lajud etal xx 已经开发出使用壳聚糖 甘油凝胶来评价作为 关掉 机构 用 于药物输送系统壳聚糖的有效性时的副作用和潜在OTO 毒性治疗期间出现的内耳的药物递送系统 结果表明 脱乙酰壳多糖有效消化壳聚糖 甘油凝胶 快速释放庆大霉素和从系统体外德克萨斯红标记的庆大 霉素 壳聚糖酶消化在改道的载药距圆窗龛的壳聚糖 磷酸甘油水凝胶的使 用效果 有效地向下调节其传递到内耳 这个重要的修改所述药物递送系统具有递送治疗内耳直到想要的效 果达到和当副作用或治疗相关耳毒性开始发生到停止这一过程的能 力 提供一种新的和显着的方式用于安全和有效递送到内耳 4 2组织工程应用组织工程是活体外生物重塑的技术并涉及人工细胞 支架结构 其中模仿细胞外基质 这是一个高度跨学科的领域 结合生命科学和材料科学 在组织工 程中使用的材料必须是生物相容的 无毒的并且具有合适的机械性 能 作为一个成骨培养基补充 甘油用于骨组织工程的水凝胶壳聚糖的 形式 组织工程的软骨重建通过混合绵羊软骨细胞与壳聚糖水凝胶 在体外进行 它是通过结合壳聚糖 甘油和羟乙基纤维素 Hao etal xx 结果表明 在重建软骨时软骨细胞可以存活 并保留其分泌基质能 力当在体外培养时 移植在体内 重建修复软骨缺损完全在24周 Naderi Meshkin etal xx 报告了壳聚糖 甘油 羟乙基纤维素凝胶包括软骨细胞因子或骨髓间充质干细胞 并 注射到损伤部位 以填补最小侵袭和疼痛的软骨组织的缺陷 结合骨髓间充质干细胞和去铁胺 壳聚糖 磷酸甘油凝胶作为多式联 运的促血管生成治疗 用于治疗重症肢体缺血 Hastings Kelly Mur phy Barry O Brien Duffy xx 这种组合导致在生物活性上协同增强 通过增加的血管内皮生长因 子的表达在凝胶测定暴露的人脐静脉内皮细胞 Richardson Hughes Hunt Freemont and Hoyland xx 已经培养了人骨髓间充质干细胞在壳聚糖 磷酸甘油水凝胶中 这已经在临床上用于简并人类椎间盘的再生 对于软骨细胞标记基因的基因表达分析显示人骨髓间充质干细胞分 化为表型 表现出相似的关节软骨细胞和髓核细胞 然后注射壳聚糖 磷酸甘油水凝胶与地塞米松 重组人骨并负载有羟 基磷灰石纳米颗粒形态的发生蛋白已被制备 Gao Cai Kong Han Ya o xx 结果表明 羟基磷灰石纳米粒子可在脱乙酰壳多糖 甘油凝胶的基质均匀地分散 并且地塞米松和重组人骨形态发生蛋 白的组合会促进间质干细胞的增殖和成骨细胞分化 含有胶原的壳聚糖 甘油凝胶被制备 并对其生物相容性和对间充质干细胞的成骨分化 的影响进行评估 Ding Zhang Yang Xu xx 结果证明 该水凝胶具有良好的生物相容性并能提高充质干细胞的 体外成骨分化 在异位成骨实验中 水凝胶展示出支持新生血管和间充质干细胞向 成骨细胞系分化的能力 Wang andStegemann xx 已在由脱乙酰壳多糖 胶原蛋白和 甘油组成的水凝胶中包封了成人骨髓的干细胞 该细胞具有1天封装后高生存力 但纯壳聚糖物质的DNA含量下降了 约一半在超过12天后 同时它含有胶原蛋白的材料增加了两倍 在材料中壳聚糖的存在导致osterix和骨涎蛋白的基因高表达 在无 骨补充剂的存在的情况下 壳聚糖也增加了成骨培养基中碱性磷酸酶的活性和增加了钙沉积 然后Wang andStegemann xx 在壳聚糖 胶原材料中嵌入人体骨髓干细胞 通过使用甘油在生 理温度和pH引发凝胶化 检查使用乙二醛交联这些材料和其特征的 矩阵和细胞特性的变化 结果表明 乙二醛的细胞相容性在低于1mM的浓度的曝光期间可达15 小时 虽然细胞的程度扩频和增殖依赖于基质组合物 Sun etal xx 增加了I型胶原复合壳聚糖溶液在1 2的比例建立一个物理交联 的自我形成壳聚糖胶原 磷酸甘油水凝胶 SEM观察表明良好的骨髓 间充质干细胞的这种水凝胶支架蔓延 发现在28天后接种水凝胶SEM 的狗骨髓间充质干细胞中产生矿产结节 皮下注射到裸鼠背部4周后 在壳聚糖 胶原 磷酸甘油水凝胶中观察到局部骨形成 装有预骨分化的狗骨髓间充 质干细胞 Mirahmadi etal xx 编造了包含两种形式的丝纤维的壳聚糖 磷酸甘油水凝胶作为支 架来使透明软骨再生 糖胺聚糖和II型胶原的细胞接种的支架的结 果表明 支持软骨细胞表型与脱胶丝纤维凝胶复合物显著增加粘多 糖和双层电纺纤维软骨细胞 型胶原水凝胶复合材料的含量 另外 热敏和仿生凝胶支架是由壳聚糖 甘油 纳米羟基磷灰石和胶原蛋白制备 Huang Yu Feng Li Chen L uoxx 所形成的凝胶用作生物相容的基质大鼠骨髓干细胞的体外增殖 注 射的细胞在壳聚糖 甘油 纳米羟基磷灰石 胶原凝胶在体内存活28天 在有凝胶的大鼠骨髓干细胞上进行诱