生物材料HPMA
生物医用材料在组织工程中的应用_生物聚羟基脂肪酸酯PHA做为组织工程材料的应用
07-I-006生物医用材料在组织工程中的应用：生物聚羟基脂肪酸酯PHA做为组织工程材料的应用陈国强清华大学生物系 100084 北京 汕头大学多学科研究中心 汕头515063Email:chengq@对于生物聚羟基脂肪酸酯PHA的生物相容性的研究，主要集中于PHB、PHBV和PHBHHx三种聚合物，同时聚-3-羟基辛酸PHO，聚-4-羟基丁酸P4HB也有一些研究。
对于PHA在组织工程方面的应用，美国FDA已经做出批准。
PHA家族中由于单聚物、共聚物及共混物种类的众多，同时也具备了多种多样的性能，原则上，PHA能够满足多种人体组织器官的需求，如：心血管系统、胃肠系统、肾脏、泌尿生殖系统、肌肉骨骼各系统、神经系统、皮肤等等。
PHA已被利用作为细胞生长的支架和体内的植入材料，如心脏阀门、心血管修补材料和移植材料等。
当对PHA膜进行适当的表面处理后，或者与其他的多聚物混合改造后其生物相容性会有所提高，可以在组织工程领域中得到更广泛的应用。
本实验室在PHA的组织工程领域有多年的研究。
我们会对PHA在组织工程中的应用进行深入的讨论。
Application of Biomedical Materials in Tissue Engineering:Polyhydroxyalkanaotes as Tissue Engineering MaterialsGeorge Guo-Qiang CHENDept of Biological Sciences and Biotechnology Multidisciplinary Research Center Tsinghua University, Beijing 100084 Shantou University, Shantou 515063Over the past years, PHA and its composites are used to developed devices include sutures, suture fasteners, meniscus repair devices, rivets, tacks, staples, screws (including interference screws), bone plates and bone plating systems, surgical mesh, repair patches, slings, cardiovascular patches, orthopedic pins (including bone filling augmentation material), adhesion barriers, stents, guided tissue repair/regeneration devices, articular cartilage repair devices, nerve guides, tendon repair devices, atrial septal defect repair devices, pericardial patches, bulking and filling agents, vein valves, bone marrow scaffolds, meniscus regeneration devices, ligament and tendon grafts, ocular cell implants, spinal fusion cages, skin substitutes, dural substitutes, bone graft substitutes, bone dowels, wound dressings, and hemostats. The changing PHA compositions also allow favorable mechanical properties, biocompatibility, and degradation times within desirable time frames under specific physiological conditions. This lecture focuses what have been achieved in the PHA tissue engineering area in our lab and what the prospective look likes in the near future.6。
纳米微粒跨细胞膜转运途径及机制的研究进展
纳米微粒跨细胞膜转运途径及机制的研究进展孙宏晨;徐晓薇;张恺;史册;金晗;袁安亮【摘要】纳米材料通过有效转运药物、生物分子或显像剂到病变部位的靶细胞,实现疾病的诊断和治疗.这种应用于诊断和治疗的纳米材料,通常需要进入细胞的特定部位,将其负载物转运至亚细胞中.目前普遍认为纳米微粒主要是通过胞吞作用入胞,根据形成囊泡大小或内容成分的不同可将胞吞作用分为吞噬作用和胞饮作用.纳米微粒的尺寸、形状、化学组成、表面电荷等理化性质对其入胞途径均有影响；此外,对于同一纳米微粒,所选细胞系不同时,其入胞途径也不相同.通过研究纳米微粒与细胞间的相互作用了解其转运机制,对于提高转运效率将产生重大帮助.本综述以纳米微粒跨细胞膜转运途径为基础,着重介绍了纳米载体跨细胞膜转运的机制,包括纳米载体如何进入细胞及不同途径的特点,影响纳米材料进入细胞的因素,以及提高转运效率的方法等方面的进展.【期刊名称】《吉林大学学报（医学版）》【年(卷),期】2011(037)006【总页数】4页(P1157-1160)【关键词】纳米微粒;跨膜转运;胞吞作用;理化性质【作者】孙宏晨;徐晓薇;张恺;史册;金晗;袁安亮【作者单位】吉林大学口腔医院病理科,吉林长春130021;吉林大学口腔医院病理科,吉林长春130021;吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室,吉林长春130012;吉林大学口腔医院病理科,吉林长春130021;吉林大学口腔医院病理科,吉林长春130021;吉林大学口腔医院病理科,吉林长春130021【正文语种】中文【中图分类】R318.08纳米技术被认为是对21世纪一系列高新技术的产生与发展有重要影响的一门热点科学。
人们期待通过将纳米技术应用于药物转运来改变药理学和生物技术的现状。
利用纳米技术，将可能实现：①改善水溶性差的药物的转运；②靶向转运药物到特定细胞或组织[1]；③药物跨细胞膜转运穿过上皮细胞和血管内皮障碍；④转运大的高分子药物到细胞内的作用位点；⑤两种或多种药物/治疗方法同时转运，实现联合治疗；⑥将治疗药物与显像方法结合来观察药物转运[2]；⑦对治疗药物体内效能的实时监测[3]。
含醛基聚合物在生物医药领域中的应用研究进展
含醛基聚合物在生物医药领域中的应用研究进展肖乃玉;周红军【摘要】含醛基功能高分子具有通用、灵活、使用方便等优点,因其醛基能在温和条件下与氨基形成Schiff碱,便于共价固定生物大分子(如蛋白质)等,而广泛应用于生物和医药领域.综述了含醛基聚合物在药物控制释放、酶和细胞的固定化、临床诊断试剂和组合化学中作为载体材料的应用研究进展.【期刊名称】《化学与生物工程》【年(卷),期】2010(027)004【总页数】5页(P21-25)【关键词】含醛基聚合物;固定化;生物医药领域;应用【作者】肖乃玉;周红军【作者单位】仲恺农业工程学院轻工食品学院,广东,广州,510225;仲恺农业工程学院化学与化工学院,广东,广州,510225【正文语种】中文【中图分类】O632.4表面带有官能团的聚合物因其独特的物理化学性质而受到许多研究者的关注。
常见的功能基包括羟基、醛基、羧基、氨基、环氧基等，其中醛基最为引人注目，因为醛基可在温和条件下很容易地与带氨基的生物分子如酶、蛋白质、缩氨酸、核酸衍生物、药物等通过Schiff碱化学键合[1,2]，这一特性使得含醛基聚合物在毒性和生物活性药物的包埋、蛋白质以及DNA的包埋、生物活性物质的分离和提纯、酶和细胞等生物医药领域具有重要的应用价值[3,4]。
1 药物控制释放改善和控制药物在体内的分布和代谢、实现缓释给药和定向给药、提高药物利用率和治疗指数是现代药物研究领域的一个新方向[5,6]。
早在20世纪初，Ehrlich就针对普通制剂在治疗疾病中存在的弊端，提出了靶向给药的设想。
设计合成pH值敏感的偶联键将药物与聚合物载体相连接，是实现药物在体内定量、定位释放的一条重要途径。
醛基能够在温和的条件下，与带氨基的药物形成Schiff碱。
Sokolsky-Papkov等[2]利用多糖中醛基与两性霉素B(AmB)通过Schiff碱共价连接，效果良好，有望用于真菌和利什曼原虫感染的治疗；Ma等[7]利用碳磁性纳米微球(CMNP)表面的醛基与抗癌药阿霉素(DOX)连接，得到结合药CMNP-DOX，负载效率高。
18第四节微球
• 第二步再制备含药磁性纳米粒。例如放线菌素 D磁性纳米球，用1g葡萄糖和1g枸橼酸溶解在 100ml蒸馏水中，加入0.7g磁流体微粒，超声 15min，垂熔漏斗(孔径9~15m)滤去聚结的磁 流体，加入3H-放线菌素D 2ml和14C-氰基丙烯 酸异丁酯单体1.5ml，超声3h，用泵循环管道系 统以1ml/min流速通过置于磁场中的管道，移 去外面磁铁后，用含0.7% NaCl、0.2% CaCl2 2H2O的水溶液 100ml洗净管道内的混合物，超 声15min，再用垂熔漏斗滤去聚结物，得粒径 约220nm的放线菌素D聚氰基丙烯酸异丁酯磁 性纳米球。
(二) 药物在微球中的分散状态
• 药物在微球中的分散状态通常有三种情 况：溶解在微球内，以结晶状态镶嵌在 微球内，药物被吸附或镶嵌在微球表面。
1药物在明胶微球中的分散状态
• 能进入明胶微球内部的药物通常只能占 微球总重的一定比例，高于此比例的药 物，往往吸附于微球表面，产生明显的 突释效应。
2.药物在聚酯微球中的分散状 态
• (1) 聚酯的结晶性和亲水性的影响： • 聚合物与药物无相互作用且无溶剂存在时，聚 合物的特征Tg不会变化；药物能降低聚合物的 Tg时，表明它与聚合物有亲和力；残留的溶剂 也会明显降低聚合物的Tg。热分析可确定聚合 物Tg的降低是由于药物作用还是由于残留溶剂 的存在，也可确定存在于微球中的是平衡态结 构还是亚稳态结构(后者在贮藏过程中易析出微 晶体)。
(四) 影响纳米粒的包封率、收 率及载药量的因素
• 1. 工艺和附加剂的影响 • 2. 纳米粒表面电性的影响 • 3. 介质pH值和离子强度的影响
(五) 纳米粒的稳定性
• 1. 灭菌 • 2. 贮藏 • 3. 冷冻干燥
(六)纳米粒的质量评定
组织工程相关生物材料
组织工程相关生物材料组织工程是一门横跨多个学科领域的综合性科学，旨在利用生物材料和细胞工程技术来修复和替代人体组织、器官和器官系统。
生物材料是组织工程的核心，它们是人体内修复和替代组织的基础。
本文将介绍几种常用的组织工程相关生物材料，并分析它们的特点和应用前景。
1.生物陶瓷材料：生物陶瓷材料具有良好的生物相容性和生物活性，可用于修复骨组织。
例如，羟基磷灰石（HA）是一种常用的生物陶瓷材料，其化学成分类似于骨组织，能够促进骨细胞黏附和增殖，从而加速骨组织的再生和修复。
此外，氧化锆和二氧化硅等生物陶瓷材料也常用于修复牙齿和关节等组织。
2.生物高分子材料：生物高分子材料包括蛋白质、多糖和合成聚合物等，具有良好的生物相容性和可塑性。
其中，胶原蛋白是一种常用的生物高分子材料，与人体组织具有相似的成分和结构，可用于修复皮肤、软骨和血管等组织。
此外，聚乳酸（PLA）和聚乙二醇（PEG）等合成聚合物也被广泛应用于组织工程领域。
3.生物复合材料：生物复合材料是由两种或两种以上的生物材料组合而成的复合系统，能够结合各材料的优点，用于修复多种组织和器官。
例如，生物陶瓷-生物高分子复合材料具有陶瓷的生物活性和高分子的可塑性，可用于修复骨组织和软组织。
此外，生物高分子-合成聚合物复合材料也可用于修复软骨、神经和心血管组织等。
4.生物活性因子载体材料：生物活性因子是调控细胞增殖和分化的关键分子，可用于促进组织的再生和修复。
生物活性因子载体材料能够稳定地释放生物活性因子，从而提高其疗效和持续时间。
例如，聚乳酸-羟基磷灰石复合材料可用于突破骨缺损的再生，它能稳定地释放骨形成因子，促进骨细胞的增殖和骨组织的再生。
总之，生物材料是组织工程的重要基础，不同类型的生物材料可用于修复和替代不同类型的组织和器官。
随着材料科学和细胞工程技术的不断发展，人们对更复杂和高性能的生物材料的需求也日益增加。
未来，可以预期生物材料将在组织工程和再生医学领域发挥越来越重要的作用，为人类健康和生命质量的提高做出巨大贡献。
螯合剂种类总结及其在不同pH下的对金属离子的螯合能力比较
螯合剂的种类及其在不同pH值条件下螯合剂的螯合常数一、螯合剂与螯合物具有可供配位孤电子对的分子、原子或离子的化合物能够与具有空轨道的金属离子形成配位键，该化合物称为络合物，如能与配位金属离子形成环状结构的化合物称为螯合剂，形成的络合物称为螯合物。
螯合剂中至少含有一对孤电子对，而金属离子必须有空的价电子轨道，孤电子对填充入金属离子空轨道，电子对属2个原子共享，形成配位键，中心金属离子空轨道杂化。
不同的提供孤电子对的配位体分别与不同金属离子形成正四面体、正六面体、正八面体的螯合物。
1.类型1.1无机类螯合剂聚磷酸盐螯合剂：主要是三聚磷酸钠（STPP）、六偏磷酸钠、焦磷酸钠为主，含磷酸基空间配位基团。
特点：高温下会发生水解而分解，使螯合能力减弱或丧失。
而且其螯合能力受pH值影响较大，一般只适合在碱性条件下作螯合剂。
1.2有机类螯合剂形态分析表明螯合剂提取的重金属主要来源于可交换态或酸溶态、还原态和氧化态。
1.21羧酸型（1）氨基羧酸类：含羧基和胺（氨基）配位基团，如乙二胺四乙酸(EDTA)，氨基三乙酸(又称次氮基三乙酸NTA)，二亚乙基三胺五乙酸（DTPA）及其盐等。
如：EDTA的4个酸和2个胺（—NRR′）的部分都可作为配体的齿，两个氮原子和四个氧原子可提供形成配位键的电子对。
特点：络合能力强，络合稳定常数大，耐碱性好，但分散力弱且不易被生物降解。
（2）羟基羧酸类含羟基、羧基配位基团这类羧酸主要是柠檬酸(CA)、酒石酸(TA)和葡萄糖酸(GA)。
特点：可生物降解，在酸性条件下羟基与羧基不会离解为氧负离子，因而络合能力很弱，不适宜在酸性介质中应用。
（3）羟氨基羧酸类这类酸用作螯合剂的典型代表是羟乙基乙二胺三乙酸(HEDTA)和二羟乙基甘氨酸(DEG)。
特点：大多易于生物降解，在pH=9的弱碱性条件下可螯合铁离子，但对其他离子螯合能力较差。
1.22有机多元膦酸羟基亚乙基-1，1-二膦酸（HEDP）、氨基三亚甲基膦酸(A TMP)、二乙烯三胺五亚甲基膦酸(HTPMP)、三乙烯四胺六亚甲(TETHMP)、双(1，6-亚己基)三胺五亚甲基膦酸(BNHMTPMP)、多氨基多醚基四亚甲基膦酸(PAPEMP)。
接枝聚合物纳米粒子制备及应用
接枝聚合物纳米粒子制备及应用赵磊;谭昊轩;王景红;朱琳;郑宇飞;李海英;雷良才【摘要】主要综述可控/活性可控自由基聚合方法在纳米粒子表面接枝聚合物中的研究进展,主要包括表面引发原子转移自由基聚合法(SI-ATRP),表面可逆加成-断裂链转移聚合(Sl-RAFT)法,表面引发的氮氧自由基聚合(SI-NMRP)法和引发转移终止剂法(Iniferters)在制备复合材料中的进展,同时介绍该复合材料的潜在应用.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2019(048)005【总页数】4页(P1208-1211)【关键词】无机纳米粒子;活性可控聚合;表面接枝聚合物;复合纳米材料【作者】赵磊;谭昊轩;王景红;朱琳;郑宇飞;李海英;雷良才【作者单位】辽宁石油化工大学化学化工与环境学部,辽宁抚顺113000;辽宁石油化工大学化学化工与环境学部,辽宁抚顺113000;辽宁石油化工大学化学化工与环境学部,辽宁抚顺113000;辽宁石油化工大学化学化工与环境学部,辽宁抚顺113000;辽宁石油化工大学化学化工与环境学部,辽宁抚顺113000;辽宁石油化工大学化学化工与环境学部,辽宁抚顺113000;辽宁石油化工大学化学化工与环境学部,辽宁抚顺113000【正文语种】中文【中图分类】TQ050.4+3无机纳米粒子(1～100 nm)具有独特的理化性质，如坚硬、耐磨、耐高温、耐腐蚀、高比表面积等。
然而，无机纳米粒子在实际应用中也存在着一定的局限性，例如生物相容性差、分散性不好等。
在无机纳米粒子表面接枝聚合物链段，制备纳米粒子/高分子复合材料，能够将无机纳米粒子与聚合物的优点相结合，弥补了纳米粒子相容性、分散性不足等缺点。
纳米粒子表面接枝聚合物是将聚合物链通过共价键固定在纳米粒子基材上的纳米粒子/高分子复合材料[1]。
该材料性质是与接枝聚合物的结构、组成及形态紧密相关。
随着表面接枝聚合物链的接枝密度和分子量的增加，表面接枝聚合物纳米粒子主要表现出“扁平”、“蘑菇”和“刷”3种典型的聚合物链构象。
6.2 线粒体靶向纳米材料与肿瘤治疗特点
线粒体靶向纳米材料与肿瘤治疗优势1 线粒体靶向纳米材料线粒体靶向策略的最初应用是对生物活性分子修饰线粒体靶向基团，使这些活性分子能够直接靶向至线粒体，发挥更好的疗效。
例如，将辅酶Q10或维生素E的衍生物与TPP结合，已被证明能够选择性的靶向至线粒体并提高抗氧化效率。
当亲脂性的TPP与DOX共轭结合时，原本只能在耐药的人乳腺癌高转移细胞(MDA-MB-435/DOX)的胞浆中积累的DOX，优先选择在线粒体中积累；与DOX原药相比，TPP-DOX能够增加caspase-3和PARP的剪切，诱导更明显的细胞凋亡，具有逆转MDR的应用潜力。
在前文中已经提及，将纳米材料与抗肿瘤药物结合形成纳米医药或用纳米载体负载药物，能够在保持药物原本完整的疗效的同时，改善多种药物的药代动力学和生物分布。
但在十年之前，关于线粒体靶向的纳米载药体系的报道并不多见，大部分纳米靶向系统只靶向至细胞层面，纳米载体进入细胞后靠随机分布与包括线粒体在内的亚细胞器作用。
后期研究发现，纳米递送载体通过修饰特定靶向到亚细胞器，可以增加药物与亚细胞器上特定位点作用的几率，从而提高治疗效率。
因此，定点给药的药物递送系统为目前暂时失败的治疗方法提供了新的可能性。
为了将药物运输到线粒体基质并有效的控制释放药物到不同的线粒体组分，对纳米递送系统的设计和制备有着精确的要求：精确的尺寸、亲脂性的表面、合适的电性和表面特定的靶向基团。
此外，为保证线粒体靶向的纳米递送系统在生物体内的安全性，对这些纳米材料的生物相容性与生物降解性也有一定的要求。
我们对近年来报道的几类线粒体靶向的纳米平台做一个简单总结：1.1 脂质体基线粒体靶向纳米材料靶向线粒体的脂质体基材料，可以通过膜融合将其所载的药物或活性分子带入线粒体内。
DQAsome是一类研究要多的脂质体基线粒体靶向纳米材料，此外还发展了一系列利用亲脂性阳离子TPP实现靶向功能的脂质体基纳米材料。
2008年，Weissig课题组在Nano Letter 上发表了他们制备的以脂质体为核心TPP修饰的线粒体靶向载体：他们将TPP结合到十八烷醇上制备出STPP，再和罗丹明B标记的磷脂酰乙醇胺制备脂质体用于靶向线粒体增加神经酰胺的抗癌疗效。
红外光谱原位跟踪活性自由基聚合反应过程研究
第21卷,第1期 光谱学与光谱分析Vol 121,No 11,pp 472532001年2月 Spectroscopy and Spectral AnalysisFebruary ,2001 红外光谱原位跟踪活性自由基聚合反应过程研究3陈靖民 华峰君33 邱 江 杨玉良复旦大学高分子科学系,国家教育部聚合物分子工程重点实验室,200433 上海摘 要 使用新型可插入式红外光谱仪原位检测在42羟基2,2,6,62四甲基氧化哌啶醇(HTEMPO )存在下苯乙烯稳定自由基活性均聚合反应和苯乙烯/甲基丙烯酸羟丙酯的共聚合反应以及苯乙烯原子转移活性自由基聚合(A TRP )反应三个过程,分别考虑了它们的反应动力学,并给出了可能的聚合反应机理。
研究结果表明,对于均相的苯乙烯(St )均聚合反应和苯乙烯(St )/甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA )的自由基共聚合反应体系,聚合反应动力学为一级,聚合物分子量随着转化率逐步增加,显示出典型的活性自由基聚合特征。
但是这两个聚合反应显示一定的诱导期,与反应体系中存在的HTEMPO 捕捉自由基有关。
而对于St/HPMA 共聚合体系,诱导期更长,这是因为HPMA 易和HTEMPO 捕捉自由基有关。
而对于St/HPMA 共聚合体系,诱导期更长,这是因为HPMA 易和HTEMPO 自由基发生氢转移反应,导致游离的HTEMPO 浓度升高。
最后用红外光谱实时跟踪苯乙烯非均相A TRP 过程,发现苯乙烯聚合反应动力学接近于表现零级,因为单体分子在由增长自由基、卤化铜和联二吡啶形成的络合物的界面增长,与单体相内St 浓度无关。
主题词 活性自由基聚合, 红外光谱, 原位跟踪, 动力学 1999212213收,2000206220接受;陈靖民,1966年生,复旦大学化学系讲师 3国家教育部聚合物分子工程重点实验室基金资助 33通讯联系人引 言 红外光谱可用来鉴定化学物质的结构,也能用来进行定量的分析。
共振能量转移分子显像在生物医学中的应用
共振能量转移分子显像在生物医学中的应用聂大红;唐刚华【摘要】共振能量转移分子显像(RETI)能显著改善光信号强度和组织穿透性,可用于活体深度组织光学显像。
共振能量转移(RET)是指发生在近距离的供体与受体之间的能量转移,包括非放射共振能量转移和放射共振能量转移。
RETI 是基于共振能量转移的光学成像技术,主要包括荧光共振能量转移显像(FRETI)、生物发光共振能量转移显像(BRETI)、化学发光共振能量转移显像(CRETI)和放射共振能量转移显像(RRETI)。
目前,RETI 是分子显像研究的热门领域,已用于生物医药学研究各领域。
本文对RETI 技术原理及其在生物医学中的应用进行综述。
%Resonance energy transfer molecular imaging (RETI)can markedly improve signal intensity and tissue penetrating capacity of optical imaging,and have huge poten-tial application in the deep-tissue optical imaging in vivo.Resonance energy transfer (RET)is an energy transition from the donor to an acceptor that is in close proximity, including non-radiative resonance energy transfer and radiative resonance energy trans-fer.RETI is an optical imaging technology that is based on RET.RETI mainly contains fluorescence resonance energy transfer imaging (FRETI),bioluminescence resonance energy transfer imaging (BRETI ), chemiluminescence resonance energy transfer imaging (CRETI),and radiative resonance energy transfer imaging (RRETI).RETI is the hot field of molecular imaging research and has been widely used in the fields of biology and medicine.This review mainly focuses on RETI principle and application in biomedicine.【期刊名称】《同位素》【年(卷),期】2016(029)004【总页数】9页(P248-256)【关键词】共振能量转移分子显像;荧光共振能量转移;生物发光共振能量转移;化学发光共振能量转移;放射共振能量转移【作者】聂大红;唐刚华【作者单位】中山大学附属第一医院广东省医用放射性药物转化应用工程技术研究中心，广东广州 510080; 中山大学附属第一医院放疗科，广东广州 510080;中山大学附属第一医院广东省医用放射性药物转化应用工程技术研究中心，广东广州 510080; 中山大学附属第一医院核医学科，广东广州 510080【正文语种】中文【中图分类】R817.4随着生命科学研究的深入，无论是疾病临床诊疗，还是基础研究，都迫切需要一种高度灵敏、快速、可靠、操作简便、易自动化的分析技术。