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    中科院長春應化所陳學思研究員和肖春生副研究員團隊:基于亞胺硼酸鹽和硼酸酯鍵的可注射自修復水凝膠及其多重響應性能研究
    2019-04-22  來源:中國聚合物網
    關鍵詞:自修復 水凝膠

      傳統的水凝膠,不管是化學交聯還是物理交聯,其交聯點和三維網絡結構都是相對固定的,這不僅限制了細胞在水凝膠內部的鋪展、遷移和增殖,而且還會因外力破壞作用導致凝膠結構受損,從而大大縮短其在體內應用時的服役時間。因此,構建具有類似細胞外基質“動態”、“自修復”和“可重塑”等特點的水凝膠已成為目前研究的熱點。由動態共價鍵構建的水凝膠一般具有良好的“動態”性、自修復性和可注射性,已在生物醫學領域獲得了廣泛的應用。然而,目前大多數的動態水凝膠難以兼顧穩定性和“動態”性(包括自修復性和可注射性);而且在制備水凝膠的過程中,需要對所用高分子進行必要的化學修飾以引入可形成動態共價鍵的官能團。

      陳學思研究員和肖春生副研究員團隊在《高分子學報》2019年第5期“動態共價鍵高分子”專輯(即將出版)的論文中報道了一種基于2-甲酰基苯硼酸(2-FPBA)、伯胺基團和順式鄰二羥基基團“三組分”反應的水凝膠。該水凝膠是通過2-甲酰基苯硼酸(2-FPBA)與超支化聚乙烯亞胺(PEI)末端的伯胺基團和海藻酸鈉(SA)糖單元上的順式二醇反應形成亞胺硼酸鹽-硼酸酯交聯結構制得。該水凝膠制備過程簡單,所需高分子材料無需事先進行化學修飾;成膠條件溫和,在室溫下混合即可快速形成水凝膠。流變學實驗表明,水凝膠力學強度隨PEI、2-FPBA和SA中反應基團比例的變化而變化。同時,由于成膠所用化學鍵——亞胺硼酸鹽和硼酸酯鍵——均為動態共價鍵,所得水凝膠還具有良好的自修復和可注射性能,可用作3D打印的水凝膠“墨水”。體外降解實驗結果表明,水凝膠對pH值、H2O2以及多種生物分子(如半胱氨酸、谷胱甘肽以及果糖等)都具有響應性,可用作蛋白藥物響應性釋放的載體。進一步體外細胞毒性實驗表明,水凝膠對細胞沒有明顯的毒性,具有良好的生物相容性。

      此外,需要指出的是,該水凝膠制備方法可以拓展到使用其他的具有多胺基基團的合成或天然高分子材料,甚至使用含較多胺基基團的天然蛋白質作為水凝膠的構建基材,從而獲得更多兼具自修復性能、可注射性能和生物活性的智能水凝膠,其有望在組織工程支架、藥物控釋載體以及3D生物打印等領域取得廣泛應用。

      鏈接地址

      http://www.gfzxb.org/fileGFZXB/journal/article/gfzxb/newcreate/gfzxb20190015xiaochunsheng.pdf
      doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19015

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