哈佛大学利用细菌打造喷雾式水凝胶
水凝胶生物传感器原理
水凝胶生物传感器原理水凝胶生物传感器，听起来是不是有点高大上？其实啊，它的原理可没有那么复杂。
水凝胶就是一种含水量极高的材料，简直像是把水和胶混在一起的神奇产物。
想象一下，一块透明的果冻，里面藏着很多微小的孔隙，水分和养分可以在里面自由流动，这样的感觉就像是海绵吸水一样。
它们可以用来制造各种传感器，像是监测血糖、检测病毒，甚至还可以用在环境监测上。
这些小家伙，可是科学家的得力助手呢。
水凝胶到底是怎么工作的呢？水凝胶内部的结构就像是一个迷宫，各种小分子和细胞在里面穿梭。
比如说，假设你要监测血糖，传感器里就会有一些专门的分子，它们像侦探一样，专门去捕捉血液中的葡萄糖。
当葡萄糖分子靠近的时候，这些侦探们就会立刻发出信号，告诉我们“嘿，血糖值上升了哦！”这样的信息通过电信号传递，瞬间就可以在你的手机上显示出来，真是科技的奇迹吧！除了侦探，还有些小伙伴叫做酶。
酶在这个过程中扮演着催化剂的角色，帮助反应更快发生。
就像厨房里的调料，少了它们，菜肴可能就味同嚼蜡。
水凝胶中的酶可以和目标分子结合，一旦反应成功，就会引发一连串的电化学反应，这些反应就能让我们看到或测量到的信号。
这就像是小精灵们在开派对，谁来了，大家就开始欢呼，结果通过这个“派对”得知你身体的状态，真的是妙趣横生。
水凝胶生物传感器的优势可是数不胜数。
它们很柔软，贴在皮肤上几乎感觉不到，就像是第二层皮。
这样的话，使用起来就特别方便。
想象一下，穿着一件舒适的衣服，连衣服的缝线都感觉不到，这就是水凝胶的魅力所在。
由于它的高水分含量，能有效保持生物传感器的活性，让它们长时间稳定工作，不用担心“干瘪了”的问题。
水凝胶的制作过程也相对简单，成本低。
许多材料可以用来制作水凝胶，比如聚乙烯醇、明胶等等。
这就意味着，研究人员可以根据需要选择合适的材料，灵活调整传感器的性能，真是“量体裁衣”啊。
想要传感器更敏感，或者在特定环境中更稳定，调配一下就能搞定，简直是科学界的小魔法。
一种载有噬菌体和酸性成纤维细胞生长因子的水凝胶伤口敷料的制备方法及其应用[发明专利]
![一种载有噬菌体和酸性成纤维细胞生长因子的水凝胶伤口敷料的制备方法及其应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/1f828d22bfd5b9f3f90f76c66137ee06eff94eeb.png)
专利名称：一种载有噬菌体和酸性成纤维细胞生长因子的水凝胶伤口敷料的制备方法及其应用
专利类型：发明专利
发明人：徐郁蕊,陈建美,张继康,宁兴海
申请号：CN202010624113.4
申请日：20200701
公开号：CN111643724B
公开日：
20220128
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种载有噬菌体和酸性成纤维细胞生长因子(aFGF)的水凝胶伤口敷料的制备方法及其应用，该伤口敷料由水凝胶包裹噬菌体而形成。
该伤口敷料具有以下特征：本发明中应用的噬菌体来源广泛，扩增简单，制备成本低；特异性强，在杀死致病菌的同时，不会影响有益菌群；安全性好，目前没有对动物细胞产生影响的报道；本发明中的水凝胶，以天然高分子为原料，安全无毒，有良好的吸水性和机械性能。
通过一系列实验评价，此种伤口敷料可以有效杀死伤口组织中的细菌，并明显促进伤口愈合。
这为对抗伤口耐药菌感染提供了一种新的思路。
申请人：南京大学
地址：210093 江苏省南京市汉口路22号
国籍：CN
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英国牛津大学研发出治疗腭裂的新材料
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暖 、 促 进 经 济 增 长 的基 本 方 针 。 根 据 草 案 ， 日本 将 以确 保 安 全 为前 提 ， 重 点 发 展 以 核 电 为 主 的 低 碳 电 源 ， 到 ２ ３ 年 ００ 至 少 增 加 １ 座 核 电站 ，核 电 站 利 用 率 将 从 现 ４ 在 的６ ％提 高 到 ９ ％ 。 ０ ｏ 作 为 家 庭 环 保 手 段 ， 草 案 提 出 除 了９ ％ ０ 的家 庭 普 及 高 效 热 水 器 之 外 ，照 明灯 具 全 部 置 换 为 发 光 二 极 管 （Ｌ Ｄ ） 等 高 效 照 明灯 Ｅ
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在 运 输 领 域 ，汽 车 燃 油 标 准 提 高 到 每 升 ４ 公 里 左 右 ， 促 进 电动 汽 车 和 混 合 动 力 车 等 ０ 下一代汽 车的普及 。 （ 斌） 龙
２１ 第 卷 ２ （ ３期） ００ ７ 第 期 总第 ５ 攀 年
科 玟 循 思
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英国 牛 津 大 学研 发 出 治 疗 腭 裂 的 新 赫料
据 国外 媒 体 报 道 ， 英 国牛 津 大 学 日前 报 告 说 ，他 们 研 发 出一 种 新 型 水 凝 胶 材 料 ， 可 以将 其 置 入 患 者 上 腭 裂 缝 周 围 的 黏 膜 处 ，这 种 材 料 会 吸 收液 体 慢 慢 膨 胀 ， 黏 膜 组 织 也 会 随 之 而 生 长 ， 当膨 胀 后 的水 凝 胶 基 本 覆 盖 裂 缝 后 ，就 可 以通 过 手 术 将 它 取 下 ，再 用 相 应 的黏 膜 组 织 修 补 裂 缝 。据 悉 ， 这 种 材 料 可 用 于 帮 助 治 疗 新 生 儿 先 天 性 腭 裂 ， 尤 其 是 那 些 重度腭裂者 。 据 介 绍 ，这 种 水 凝 胶 材 料 看 起 来 与 隐形 眼镜 所 用 的材 料 差 不 多 ，其 最 大 特 点 是 吸 收 液 体 后 并 不 朝 所 有 方 向膨 胀 ，而 是 可 以控 制 它 朝 着 覆 盖裂 缝 的方 向膨 胀 。 英 国唇 腭 裂 治 疗 协 会 首 席 执 行 官 高度 评 价 这 种 新 型 材 料 ，认 为 它 为 那 些 重 度 腭 裂 患 者 带 来 了福 音 ，并 对 即将 开 展 的 临床 试 验 表 示期待 。 （ 陈 东 ）
水凝胶的发展历史
水凝胶是一种能够吸收水分并形成其自身的胶体的材料，也被称为超级吸水聚合物或贮水聚合物。
它具有极高的吸水性能，可以将其重量的几百倍水分吸收后，在不失去结构稳定性的情况下维持原来的体积和形状。
水凝胶广泛应用于医药、卫生、农业、工业等领域，在这些领域中发挥着不可替代的作用。
本文将详细介绍水凝胶的发展历史。
一、早期发展过程水凝胶的发展与探索可以追溯到二十世纪初。
当时的科学家们正在寻找一种新型的材料，该材料能够在人类活动的各个领域中发挥出优异的性能。
早期的研究工作主要集中在天然材料上，如木材、棉花、云母等。
然而，这些材料吸水性能有限，无法满足更高需求。
水凝胶作为聚合物出现是在十九世纪，当时化学家们发现橡胶（一种高分子聚合物）受热会收缩。
这种聚合物的收缩以及溶胀使它们最终可以用于消费品和工业领域。
二战期间，美国政府非常迫切地想要找到一种天然橡胶的替代品，原因在于它们大部分都来源于远东太平洋战区。
因此，盟军化学家们通过研究聚丙烯酸等聚合物的性质合成了替代品。
合成方案被PaulFlory,MauriceHuggins和JohnRehner等著名科学家进行的一项更精密的研究取代。
一直到二十世纪六十年代，聚丙烯酸等聚合物能作为几乎所有物品的廉价替代品，因此它们在二战后得到了更大的发展。
一次性尿布成为了六十年代后期婴儿们的必备品。
二战期间，科学家们对聚丙烯酸等水凝胶进行了实验，凝胶最终成为了高分子科学的支柱。
战争年代的发明专利表明聚丙烯酸被用于制造照片和防火凝胶（阻燃剂）。
化学家们，如壳牌石油公司的PaulFlory，将聚合物科学写进了他1943的出版物——交联聚合物网络统计力学I和II。
二、应用领域逐步扩大随着水凝胶的不断发展和完善，在医药、卫生、农业、工业等领域中都得到了广泛的应用，具体的应用领域如下：1.医药领域：水凝胶可以作为一种手术止血材料，也可以用于制作各种敷料和口腔保健用品等。
2.卫生领域：水凝胶可以用于制作纸尿裤、女性卫生用品、成人护理用品等。
5 水凝胶材料应用及与现有产品对比
惠州华阳 罗敷康 辐照合成 江苏雨林 疤痕平 化学引发
聚丙烯酰 有化学引发剂，有毒性，含水量低 胺类
国外
生产厂家 英国施乐辉 德国保赫曼 品牌 康惠尔不定型 德湿舒片状 德湿洁不定型 康复宝 合成方法 化学合成 暂不确认 暂不确认 主要原料 暂不确认 暂不确认 暂不确认 亲水性凝胶纤 维 产品特点 不定型清创胶， 吸收清创 片状，透明带 PU膜，含水量 60%
/america/2012-03-30/1081917.shtml
人造皮肤研究取得巨大突破 预计不久可应用 2012年08月03日 据英国《每日邮报》网站8月1日报道，最近加拿大多伦多大学的科学家们在人造 皮肤这个课题研究上取得了巨大突破。预计在不久的将来，人造皮肤就能用来治 愈烧伤患者和其他皮肤疾病患者身体上大面积的创伤了。 这一突破性的科研成果将刊登在国际知名期刊《先进材料》的8月号上。目 前，多伦多大学正在为这种新的人造皮肤申请专利，准备将其推入商业领域。 阿克瑟尔〃冈瑟是“人造皮肤”项目的参与者之一。他介绍说，科研人员通 过把单个细胞放入凝胶状的薄片材料里，使其生长出一种全新的人造皮肤。值得 一提的是，这种新的人造皮肤不仅能够根据实际需要被培育成字母等特殊的形状 ，其生长速度也大幅提高，从之前的一次生长几微米变成现在一次生长几厘米。 科学家为进一步完善人造皮肤，还把不同的生物材料混合在一起、令其发生 化学反应形成一种“马赛克凝胶”。“马赛克凝胶”能够与活体组织的细胞生长 兼容，确保各种不同的细胞能够在凝胶里进行精准的、可操控的生长繁殖。 主导该项目的首席科学家连冷(音)表示，精确控制细胞生长具有非常重大的 意义，如此一来，人造皮肤的细胞就能模拟活体组织细胞的自然生长，对烧伤患 者的治疗十分有利。
冷宁康在国际水凝胶类产品中，每单 水胶体化学合成比较容易，目前国内外 聚氨酯泡沫属于聚氨酯类材料，应用广泛， 位面积（平方厘米）的成本处于最低 如、康力迪、精卫等都可生产，成本较 制备简单（类似海绵），成本较低。 水平。 低。
科学家新研发“水凝胶”材质纤维材料或可用来止痛
科学家新研发“水凝胶”材质纤维材料或可用来止痛近日，科学家们成功研发出一种新型材质“水凝胶”纤维材料，据称该材料具有良好的吸水性和吸湿性，可以帮助止痛。
通过将该材料应用于医疗领域，可以有效减轻慢性疼痛，提高患者的生活质量。
“水凝胶”是一种微孔结构的高分子材料，具有较高的吸水性和吸湿性能。
它可以吸收大量的水分，在水分饱和后依然能够保持其结构稳定性。
这种特性使得“水凝胶”纤维材料成为理想的止痛材料。
当材料与水分接触时，它可以迅速吸收水分并形成凝胶状，然后释放出温和的湿润感，能够减轻疼痛。
疼痛是人类最常见的身体信号之一，而慢性疼痛更是让许多患者苦不堪言的问题。
目前，药物、手术等方法仍然是主要的疼痛治疗方式，但长期使用药物可能会导致依赖和副作用，手术又存在一定的风险。
因此，研发出一种无副作用且安全有效的止痛方法非常重要。
使用“水凝胶”纤维材料进行疼痛治疗有多种方式。
一种是将该材料制成贴膏，直接贴在疼痛部位，通过吸水凝胶的作用，可以缓解炎症和肌肉疼痛。
另一种方式是将材料制成包裹或垫片，使其能与皮肤紧密接触，并逐渐释放湿润感，从而缓解疼痛。
此外，还可以将“水凝胶”纤维材料与其他药物复配使用，进一步提高止痛效果。
与传统的止痛材料相比，“水凝胶”纤维材料具有许多优点。
首先，该材料无毒无害，对人体无任何副作用，可以长期使用而不会产生依赖。
其次，该材料具有较强的吸水性和吸湿性能，使其能够长时间保持湿润状态，从而更好地缓解疼痛。
此外，该材料具有柔软性和透气性，能够适应不同部位的需求，并且可以防止局部感染。
最后，材料制备简单，成本低廉，可以大规模应用于临床。
当然，目前该研究还处于实验室阶段，还需要进一步的研究和验证。
但是，这一突破性的科学发现使得我们对未来的止痛治疗有了更多的希望。
相信在不久的将来，“水凝胶”纤维材料将会成为一种重要的止痛方式，为患者带来更多的舒适与健康。
麻省理工科学家在水凝胶领域取得重大突破
龙源期刊网
麻省理工科学家在水凝胶领域取得重大突破作者：
来源：《粘接》2016年第01期
本刊讯麻省理工的学者们研发出一种新的水凝胶，含水量大于90%，性能于现有的各种水凝胶。
它是一种透明状，像橡胶的材料，可应用于柔性机器人、生物医学、仿生凝胶等方面。
其粘附韧性可媲美肌腱和骨头之间的连接。
为了证明该水凝胶的牢固性，研究人员在两块玻璃板之间放置了一个小正方形的水凝胶，同时，在中间悬挂了55磅重的重物。
他们还将水凝胶粘在硅晶片上，然后用锤子敲碎。
当硅片震碎时，它的碎片仍然留在原来的地方。
良好的耐久性使得这种水凝胶可以作为船和潜艇水下表面的保护涂层。
这种凝胶的生物相容性较好，可以被应用于生物体内，比如作为导尿管和传感器的生物外层。
麻省机械工程学院副教授Xuanhe Zhao的研究团队将这种水凝胶和现有的水凝胶进行了比较，包括弹性体、组织粘合剂和纳米颗粒凝胶剂。
结果表明，新的凝胶不仅拥有较高的水含量而且粘合能力更强。
此项研究的第一作者Hyunwoo Yuk 说：“可以说，我们打破了水凝胶粘合韧性的世界纪录，而它的灵感也来自于大自然。
”
该团队目前对水凝胶在柔性机器人和生物电子领域很感兴趣。
“因为这种水凝胶含水量大于90%，其连接可以被认为是一种水粘合剂，比自然凝胶更坚韧。
比如蚌和藤壶，仿生水下胶。
”Zhao解释道，“这项工作对于理解仿生粘附这方面具有非凡意义，同样对于一些现实应用也影响重大，比如水凝胶涂层、生物医学器械、组织工程、水处理和水下胶。
”。
抗生素水凝胶实现药物按需释放
抗生素水凝胶实现药物按需释放氨基糖苷类抗生素是临床上广泛使用的一类广谱抗生素，其由氨基糖与氨基环醇组成，对革兰氏阳性、阴性菌都有较强的抗菌活性。
然而，该类抗生素在使用过程中存在一些缺陷，过量使用会产生耳毒性、肾毒性等，给患者的健康带来不可恢复的损伤。
而用药量不足则易产生生物膜和耐药性，会给治疗带来进一步的困难，因而该类抗生素的按需递送在临床医学中具有非常重要的价值。
华东师范大学的程义云教授团队针对这一问题，研制出可根据细菌感染环境的变化自我调节药物释放的抗菌水凝胶。
相关研究结果近期发表在Journal of Controlled Release（2017, 247, 145-152）。
图 1. 氨基糖苷水凝胶的制备方法、特点、原理及其与传统抗生素水凝胶的比较。
程义云团队利用氨基糖苷自身分子结构中的多个氨基（3-6个）与氧化多糖（右旋糖苷、纤维素、海藻酸、软骨素、透明质酸等）反应生成具有酸响应性的席夫碱，从而获得抗生素水凝胶（图1a）。
由于细菌增殖会产生酸性环境，研究者们利用细菌的这一自身特点，使得该抗生素水凝胶在细菌增殖时降解，进而释放出氨基糖苷抗生素来杀灭细菌，待体系酸碱度恢复到生理条件，凝胶的降解也会终止，从而实现氨基糖苷抗生素的按需递送（图1b）。
和传统的抗生素水凝胶不同，这种氨基糖苷水凝胶中抗生素药物本身是构成水凝胶骨架的组分之一，因而其药物释放与水凝胶的降解完全同步，不会产生传统水凝胶中药物的“爆释”现象（图1c）。
这种水凝胶的机械强度可以通过氨基糖苷的含量来调节，既可以制备成透明、易涂抹的皮肤敷料，也可以制备成具有一定机械强度的抗菌植入物。
此外，药物持续时间也可通过改变氨基糖苷的含量来调节。
药物的释放周期可以从数日调节到至数周，乃至数月。
经在体外和体内的抗菌实验证明，所制备的这种氨基糖苷抗生素水凝胶对多种细菌均具有非常强的抗菌效果，且长效抗菌能力显著（图2）。
值得一提的是，该氨基糖苷水凝胶除了抗菌效果强，可按需释放，具有可调的药物释放动力学外，还拥有良好的生物安全性。
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中国科学家构建藏族人群全基因图谱
来自中国科学院的研究人员通过研究分析深度基因组测序数据和藏族表型数据，构建了藏族人群全基因组水平的适应性遗传变异图谱，首次系统地将藏族人群基因组中与适应性进化相关的功能性变异呈现出来。
该研究提供的基因组适应性变异图谱为后续进一步全面深入研究藏族适应高原的遗传基础和分子机制锁定了目标，为揭开人类征服高原极端环境的演化之
谜开拓了新的视野。
哈佛大学利用细菌打造喷雾式水凝胶
贴创可贴是帮助皮肤伤口愈合的最简单办法，但内脏的伤口就没这么简单了。
要触及到伤口表面并在上面敷上促进伤口愈合的材料是一件困难的事情。
来自哈佛大学的研究人员开发出了一种由细菌生成、可以帮助内脏伤口愈合的喷雾式水凝胶，这种新型的水凝胶能够附着在正常光滑的表面形成一种防水密封材
料从而帮助伤口愈合。
研究人员首次阐释脊髓动静脉为何畸形
首都医科大学宣武医院神经外科张鸿祺教授团队发表研究报告，在国际上首次全面阐释了脊髓动静脉畸形这一疾病的自然病史，在该疾病临床研究中具有里程碑式的意义，显示了脊髓动静脉畸形是一类自然病史恶劣、急需临床干预的疾病。
研究明确了不同临床风险各自的影响因素，使临床医师可有针对性地采取更加恰当的干预策略，将有助于改善脊髓动静脉畸形患者的整体预后。
Cutting Edge
前沿
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谷歌自动重建了果蝇完整大脑
谷歌与霍华德•休斯医学研究所和剑桥大学合作，发布了一项深入研究果蝇大脑的重磅成果——自动重建整个果蝇的大脑。
他们使用数千个谷歌云TPU（热塑性聚氨酯弹性体橡胶），重建的完整果蝇大脑高达40万亿像素。
研究人员将果蝇的大脑切成了成千上万个40纳米的超薄切片，而后用透射电子显微镜对每个切片进行成像，并且将这些2D 图像整合成连贯的3D 果蝇大脑图像。