组织工程用水凝胶制备方法研究进展_宫政
水凝胶在组织工程中的应用研究
水凝胶在组织工程中的应用研究水凝胶是一种高分子化合物，具有高度保水性和可塑性，被广泛应用于组织工程领域。
在过去的几十年里，水凝胶在再生医学、药物传递和生物材料方面发挥了重要作用。
本文将探讨水凝胶在组织工程中的应用研究，重点关注其在植入材料、生物打印和药物传递方面的应用，探讨其前景和挑战。
水凝胶作为一种天然或合成的高分子材料，具有出色的生物相容性和可加工性，已被广泛应用于体内组织修复和再生。
最常见的水凝胶材料包括明胶、聚乙二醇、壳聚糖等。
这些材料可通过调整其交联度和孔隙结构来满足不同组织的需求，例如软组织和硬组织修复。
在植入材料方面，水凝胶可以被设计成支架或载体，用于支持细胞的附着和增殖，促进损伤组织的修复和再生。
通过调整水凝胶的物理和化学性质，可以控制其降解速率和释放荷载生长因子的能力，从而实现定向组织工程。
例如，将水凝胶与干细胞或干细胞因子复合后植入体内，可以在缺损组织中诱导新生组织的生长和修复。
另一方面，生物打印作为一种新兴技术，将水凝胶与细胞一起打印成三维结构，为定制化组织工程提供了新的可能性。
通过精密排布水凝胶支架和细胞，可以实现多种复杂组织的构建，如软骨、骨骼和皮肤等。
这种个性化的生物打印技术为个体化医疗和器官修复开辟了崭新的道路。
此外，水凝胶在药物传递方面也展现出巨大潜力。
利用其优良的载荷和释放特性，可以将药物固定在水凝胶载体中，通过控制释放速率和方式来实现长效治疗。
例如，将抗生素或生长因子装载在水凝胶微球内，可以实现对慢性创伤或肿瘤的持续治疗，提高疗效和减少药物的毒副作用。
虽然水凝胶在组织工程中的应用前景广阔，但也面临一些挑战。
首先，水凝胶的生物相容性和稳定性需要进一步优化，以确保在体内环境中的长期稳定性。
其次，水凝胶的力学性能和生物活性需要精细调控，以适应不同组织的需求。
最后，水凝胶的生产成本和标准化生产技术也需要进一步研究和完善，以实现规模化生产和商业化应用。
综上所述，水凝胶作为一种多功能生物材料，在组织工程中具有广泛的应用前景。
水凝胶的制备实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解水凝胶的基本原理和制备方法。
2. 掌握水凝胶的制备过程，提高实验操作技能。
3. 探究不同制备条件对水凝胶性能的影响。
二、实验原理水凝胶是一种具有三维网络结构的亲水高分子材料，具有良好的生物相容性、生物降解性和力学性能。
水凝胶的制备方法主要有物理交联法和化学交联法。
本实验采用化学交联法，利用交联剂使单体发生聚合反应，形成水凝胶。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：聚乙烯醇（PVA）、交联剂（NaOH）、NaCl、蒸馏水等。
2. 实验仪器：电子天平、烧杯、磁力搅拌器、水浴锅、玻璃棒、滴定管、移液管等。
四、实验步骤1. 准备溶液：称取一定量的PVA，加入适量的蒸馏水，在磁力搅拌器上加热溶解，得到PVA溶液。
2. 配制交联剂：称取适量的NaOH，加入适量的蒸馏水，得到NaOH溶液。
3. 混合溶液：将PVA溶液与NaOH溶液按一定比例混合，搅拌均匀。
4. 添加NaCl：在混合溶液中加入一定量的NaCl，搅拌均匀。
5. 制备水凝胶：将混合溶液倒入烧杯中，放入水浴锅中加热，观察溶液的变化。
当溶液出现凝胶状时，停止加热。
6. 冷却：将水凝胶取出，放入冷水中冷却，使其凝固。
7. 切割：将水凝胶切割成一定大小的块状，进行性能测试。
五、实验结果与分析1. 不同PVA浓度对水凝胶性能的影响：实验结果表明，随着PVA浓度的增加，水凝胶的溶胀率和力学性能逐渐提高，但水凝胶的透明度逐渐降低。
2. 不同交联剂浓度对水凝胶性能的影响：实验结果表明，随着交联剂浓度的增加，水凝胶的溶胀率和力学性能逐渐提高，但交联剂浓度过高会导致水凝胶的力学性能下降。
3. 不同NaCl浓度对水凝胶性能的影响：实验结果表明，随着NaCl浓度的增加，水凝胶的溶胀率和力学性能逐渐降低，但水凝胶的透明度逐渐提高。
六、实验结论1. 通过化学交联法成功制备了水凝胶，并对其性能进行了测试。
2. 实验结果表明，PVA浓度、交联剂浓度和NaCl浓度对水凝胶的性能有显著影响。
水凝胶材料的制备与性能研究
水凝胶材料的制备与性能研究随着科学技术的进步，水凝胶材料在生物医学领域得到了广泛的应用。
水凝胶材料具有高水含量、仿生性、可调节性等优势，因此在药物缓释、组织工程和人工器官等方面有着巨大的潜力。
本文将探讨水凝胶材料的制备方法和性能研究。
一. 水凝胶材料制备方法水凝胶材料的制备方法多种多样，其中最常见的是物理交联法、化学交联法和生物交联法。
物理交联法：物理交联法使用热或者冷冻法来制备水凝胶材料。
其中，热交联法是通过加热来使凝胶材料中的聚合物链发生交联反应。
冷冻法则是通过冷冻过程来使溶液中的高分子物质形成凝胶。
化学交联法：化学交联法是通过化学反应来制备水凝胶材料。
例如，常见的交联剂有甲醛、聚合物交联剂等。
通过在凝胶材料中加入这些交联剂，可以使聚合物链之间形成交联结构，从而形成凝胶。
生物交联法：生物交联法利用生物体内的酶、酶提取物等进行水凝胶的制备。
例如，明胶就是通过溶解胶原蛋白后，将其与交联酶混合使凝胶发生交联反应得到的。
二. 水凝胶材料的性能研究水凝胶材料的性能研究包括力学性能、渗透性能、生物相容性等方面。
力学性能：水凝胶材料的力学性能是评价其稳定性和机械强度的重要指标。
一般采用拉伸、压缩、剪切等方法来测试凝胶的弹性模量、屈服强度等力学性能。
渗透性能：水凝胶材料的渗透性能是指其对溶质和溶剂的通透性。
通过测量凝胶的渗透系数和渗透速率，可以评估凝胶的吸水性能和药物释放速度等。
生物相容性：水凝胶材料用于生物医学领域的应用，其生物相容性是至关重要的。
生物相容性测试可以评估水凝胶材料是否引起细胞毒性、炎症反应等不良影响。
三. 水凝胶材料的应用前景水凝胶材料的应用前景广阔，目前已经在药物缓释、组织工程和人工器官等方面取得了一些进展。
药物缓释：水凝胶材料可以作为载体来实现药物的缓释。
通过调节凝胶的结构和交联程度，可以控制药物释放速度和持续时间，从而提高药物的疗效和降低毒副作用。
组织工程：水凝胶材料可以用于支持细胞生长和组织再生。
水凝胶材料用于组织工程的研究进展
水凝胶材料用于组织工程的研究进展水凝胶材料是一种结构类似于生物组织的新型材料，具有优异的生物相容性和生物可降解性，因此被广泛应用于组织工程领域。
在这个领域中，水凝胶材料扮演着重要的角色，为组织修复和再生提供了可行的解决方案。
水凝胶材料的研究进展首先表现在其制备方法上。
目前，主要有物理交联、化学交联和生物交联等方法用于制备水凝胶材料。
物理交联是通过调控物质的温度、pH值等条件来实现的，该方法操作简单、无毒性，适合制备一些简单结构的水凝胶。
化学交联则需要通过某些化学反应来实现，这种方法制备的水凝胶能够调控水凝胶的机械性能和降解速率。
生物交联是在生物体内通过酶催化等作用而实现的，这种方法制备的水凝胶更加接近天然组织。
水凝胶材料在组织工程中的应用主要有三个方面。
首先是载药输送系统。
水凝胶材料可以作为药物的载体，通过调控水凝胶的孔隙结构和降解速率，实现药物的缓释效果，提高药物的疗效。
其次是组织工程支架。
水凝胶材料可以制备成梯度结构或多孔结构的支架，用于支撑和引导组织的生长和修复。
最后是生物打印。
利用3D打印技术，可以将水凝胶材料制备成具有特定形状和结构的组织工程构件，实现个性化的组织修复。
随着技术的不断进步，水凝胶材料在组织工程领域的研究也取得了突破。
一方面，研究人员对水凝胶材料的合成方法进行了改进和优化，提高了水凝胶材料的性能和稳定性。
另一方面，研究人员通过调控水凝胶材料的微观结构和表面性质，增强了其与组织细胞的相互作用，提高了水凝胶材料在体内的生物活性。
此外，研究人员还针对不同类型的组织修复需求，设计和开发了多种功能化水凝胶材料，如具有生物活性因子释放功能的水凝胶、具有机械刺激响应的智能水凝胶等。
尽管水凝胶材料在组织工程中的应用已经取得了一定的进展，但仍然存在一些挑战。
首先是水凝胶材料的力学性能需要进一步改善。
水凝胶材料在人体内需要承受一定的受力，因此其力学性能对于组织修复至关重要。
其次是水凝胶材料的生物相容性和降解性需要更好地平衡。
生物来源水凝胶在组织工程中的应用与进展
生物来源水凝胶在组织工程中的应用与进展傅月荷吕青【摘 要】 目的综述各种生物来源水凝胶的特性及其在组织工程领域的应用与研究进展。
方法查阅近年有关生物来源水凝胶的文献，并对其进行分析总结。
结果生物来源水凝胶大体可分为单一成分（胶原蛋白、透明质酸、壳聚糖、藻酸盐及丝素蛋白等）水凝胶及多成分（基质胶、细胞外基质提取物、脱细胞基质）水凝胶两大类。
它们大多来自生物组织的细胞外基质，因此具有良好的生物相容性及生物活性。
其中，脱细胞基质水凝胶无论成分还是结构，均更加符合仿生学要求，是目前最接近细胞生长天然环境的支架材料。
结论生物来源水凝胶已广泛应用于组织工程研究，尽管现有水凝胶材料仍存在力学性能欠佳、降解速度过快以及血管化、灭菌方法、免疫原性等方面的问题，但随着优化机制的不断深入研究，有望获得理想的生物来源水凝胶材料，并真正应用于临床。
【关键词】组织工程生物来源水凝胶支架材料脱细胞基质APPLICATION AND RESEARCH PROGRESS OF BIO-DERIVED HYDROGELS IN TISSUE ENGINEERING/FU Yuehe, LÜ Qing. Department of Thyroid and Breast Surgery, West China Hospital, Sichuan University, Chengdu Sichuan, 610041, P.R.China.Correspondingauthor:LÜQing,E-mail:*******************【Abstract】Objective To review the properties of bio-derived hydrogels and their appl ication and research progress in tissue engineering.Methods The l iterature concerning the biol-derived hydrogels was extensively reviewed and analyzed.Results Bio-derived hydrogels can be divided into single-component hydrogels(collagen,hyaluronic acid, chitosan,alginate,silk fibroin, etc.)and multi-component hydrogels[Matrigel,the extract of extracellular matrix (ECM),and decellularized ECM].They have favorable biocompatibility and bioactivity because they are mostly extracted from the ECM of biological tissue.Among them,hydrogels derived from decellularized ECM,whose composition and structure are more in line with the requirements of bionics,have incomparable advantages and prospects.This kind of scaffold is the closest to the natural environment of the cell growth.Conclusion Bio-derived hydrogels have been widely used in tissue engineering research. Although there still exist many problems,such as the poor mechanical properties,rapid degradation,the immunogenicity or safety,vascularization,sterilization methods,and so on,with the deep-going study of optimization mechanism,desirable bio-derived hydrogels could be obtained,and thus be applied to clinical application.【Key words】Tissue engineering Bio-derived hydrogels Scaffold Decellularized extracellular matrix“组织工程”概念提出至今已有20余年，国内外学者们仍在不断研究设计理想的支架材料。
水凝胶的制备及其研究进展
水凝胶的制备及其应用进展摘要水凝胶是一类具有广泛应用的聚合物材料，它在水中能够吸收大量水分而溶胀，并在溶胀之后能够继续保持其原有结构而不被溶解。
由于其特殊的结构和性能，水凝胶自人们发现以来，一直被人们广为研究。
本文综述了近些年国内外在水凝胶制备和在生物医药、环境保护等方面的一些研究进展，并对水凝胶的应用前景做了一些展望。
关键词水凝胶药物释放壳聚糖染料吸附凝胶按照分散相介质的不同而分为水凝胶(hydro-gel)、醇凝胶(alcogel)和气凝胶(aerogel)等。
水凝胶的分散相介质是水,它是由水溶性分子经过交联后形成的,能够在水中溶胀并且保持大量水分而不溶解的胶态物质。
它在水中能够吸收大量的水分显著溶胀，并在显著溶胀之后能够继续保持其原有结构而不被溶解。
[1]正因为水凝胶的这种特性，水凝胶能够对外界环境，如温度、pH、电场、磁场等条件变化做出响应。
近年来，对水凝胶的研究逐渐深入。
水凝胶的应用也越来越广泛，不仅在载药缓释、环境保护方面有很大用途，而且在喷墨打印等方面也有越来越大的作用。
一、水凝胶的制备（一）PVA水凝胶的制备上世纪50年代,日本科学家曾根康夫最早注意到聚乙烯醇(PVA)水溶液的凝胶化现象。
由于PVA水凝胶除了具备一般水凝胶的性能外,具有毒性低、机械性能优良(高弹性模量和高机械强度)、高吸水量和生物相容性好等优点,因而倍受青睐。
PVA水凝胶在生物医学和工业方面的用途非常广泛[2]。
龚桂胜，钟玉鹏[3]等人利用冷冻-解冻法制备了不同类型高浓度聚乙烯醇（PVA）水凝胶，研究了PVA水凝胶的溶胀率、拉伸强度和流变特性。
他们发现不同类型的高浓度 PVA 水凝胶的力学性能相差较大，高分子量的 PVA 水凝胶的拉伸强度较低；这与低浓度的水凝胶相反。
徐冰函[4]首先制备PVA水凝胶，再以PVA 水凝胶作为载体利用反复冷冻的方法成功制备含有二甲基砜的PVA水凝胶。
实验制备的MSM/PVA水凝胶具有优良的理化性能，并且可以用于人工敷料的制备。
水凝胶材料的制备与生物医学应用研究
水凝胶材料的制备与生物医学应用研究水凝胶材料是一种新型的材料，它具有良好的生物相容性和生物可降解性，因此被广泛应用于生物医学领域。
本文将介绍水凝胶材料的制备方法及其在生物医学应用中的研究进展。
一、水凝胶材料的制备方法水凝胶材料的制备方法主要包括自由基聚合法、离子凝胶法、逆相乳液法、溶液聚合法等多种方法。
其中，自由基聚合法是目前应用最为广泛的方法之一。
该方法主要是通过将单体和交联剂混合后，加入引发剂，使其发生自由基聚合反应，最终形成水凝胶材料。
二、水凝胶材料的生物医学应用1. 组织工程组织工程是一种利用生物材料和细胞工程技术来修复和重建人体组织和器官的方法。
水凝胶材料作为一种生物相容性良好的材料，被广泛应用于组织工程领域。
例如，将水凝胶材料与干细胞结合，可以制备出具有生物活性的人工组织，用于修复受损组织。
2. 药物缓释水凝胶材料具有良好的载药性能，可以将药物包裹在其中，实现药物缓释。
这种方法可以使药物缓慢释放，从而提高药物的疗效，并降低药物对人体的副作用。
例如，将抗癌药物包裹在水凝胶材料中，可以实现对肿瘤细胞的精准治疗。
3. 医疗器械水凝胶材料还可以被用于制备医疗器械。
例如，将水凝胶材料制成人工角膜，可以用于治疗眼部疾病。
此外，水凝胶材料还可以被用于制备人工关节、血管支架等医疗器械。
三、水凝胶材料的未来发展随着生物医学技术的不断发展，水凝胶材料在生物医学领域中的应用也将得到进一步拓展。
未来，我们可以将水凝胶材料与纳米技术、基因技术等结合起来，实现更加精准的治疗效果。
此外，我们还可以通过改变水凝胶材料的化学结构和物理性质，来实现更加多样化的应用。
总之，水凝胶材料作为一种新型的生物医学材料，在组织工程、药物缓释、医疗器械等方面都具有广泛的应用前景。
我们期待着未来更多的研究成果，为生物医学领域带来更多的创新和突破。
水凝胶材料在组织工程中的应用
水凝胶材料在组织工程中的应用随着科技的不断发展，水凝胶材料在组织工程中的应用越来越广泛。
水凝胶材料具有独特的特性，如良好的生物相容性、可溶性、可塑性和可注射性等，使其成为细胞培养和组织修复的理想材料。
在本文中，我们将探讨水凝胶材料的特点以及其在组织工程中的应用。
首先，让我们了解一下水凝胶材料的特点。
水凝胶是一种高度吸水的材料，其具有3D网络结构，能够在水中迅速形成凝胶。
这种独特的结构特性赋予了水凝胶材料良好的生物相容性，可以与人体组织充分融合，减少免疫反应。
同时，水凝胶材料还具有良好的可塑性和可注射性，可以灵活地塑造成各种形状，以满足不同的组织修复需求。
水凝胶材料在组织工程中的应用可以追溯到几十年前。
最早期的研究主要集中在细胞培养的领域。
由于水凝胶材料具有良好的生物相容性和可溶性，可以为细胞提供一个适宜的生长环境，促进细胞的生长和分化。
因此，科研人员开始使用水凝胶材料作为细胞培养基质，以研究细胞生物学和疾病发生机制。
随着技术的不断突破，水凝胶材料得到了进一步优化，如改善其力学性能和生物降解性，使其在组织修复和再生医学中发挥了更重要的作用。
目前，水凝胶材料在组织工程中的应用已经涵盖了多个领域。
例如，水凝胶材料可以用来制备人工皮肤。
作为人体最大的器官，皮肤损伤是一种常见的外科问题。
传统的皮肤修复方法往往无法完全恢复受损皮肤的功能和外观。
而利用水凝胶材料制备的人工皮肤可以提供一个模拟天然皮肤结构和功能的平台，促进受损皮肤的修复和再生。
研究人员已经成功地将水凝胶材料用于治疗烧伤、创伤和溃疡等皮肤缺损疾病。
此外，水凝胶材料还可以用于神经再生。
由于神经系统的特殊性，受伤后的神经再生非常困难。
然而，水凝胶材料的生物相容性和注射性使其成为神经再生的理想材料。
研究人员已经利用水凝胶材料制备了一种人工神经导管，用于促进神经细胞的生长和再生。
这种人工神经导管可以被注射到损伤区域，提供一个良好的生长环境，促进受损神经的再生和修复。
PVA水凝胶的制备及研究综述
PVA水凝胶的制备及研究综述PVA（Polyvinyl alcohol）水凝胶是一种高分子材料，具有良好的生物相容性和生物降解性，因此被广泛应用于医药领域。
本文将对PVA水凝胶的制备方法及其在生物医学研究中的应用进行综述。
首先，PVA水凝胶的制备方法有多种途径。
常见的方法包括化学交联法、物理交联法和生物酶法。
化学交联法通过添加交联剂将PVA分子间的羟基反应形成三维网络结构，增加水凝胶的稳定性和机械强度。
物理交联法通过改变PVA的温度或PH值使其融化或凝胶化，形成具有特定结构和性能的水凝胶。
生物酶法则是利用酶的特异性催化作用将PVA分子间的化学键断裂或形成，从而实现水凝胶的形成。
这些方法的选择取决于所需要的PVA水凝胶的特性和应用场景。
PVA水凝胶在生物医学研究中有着广泛的应用。
首先，PVA水凝胶可用于组织工程领域，用于制备人工组织和器官。
PVA水凝胶具有良好的生物相容性和生物降解性，可以提供支撑和保护细胞的基质环境，促进细胞黏附和增殖，促进组织再生和修复。
其次，PVA水凝胶可以作为药物缓释系统，用于控制药物的释放速率和降低药物的毒副作用。
PVA水凝胶可以容纳各种药物，并通过改变水凝胶的孔隙结构和渗透性，调控药物的释放行为。
另外，PVA水凝胶还可用于细胞培养和输送，并具有较好的可控性和可调性。
PVA水凝胶可以调节其物理和化学性质，以满足不同细胞种类和生长条件对细胞的要求。
虽然PVA水凝胶在生物医学领域的应用潜力巨大，但仍存在一些挑战和问题。
首先，PVA水凝胶的力学性能和稳定性还需要进一步提高，以适应复杂的生物环境。
其次，PVA水凝胶的生物降解性需要合理调控，以保证其在体内的稳定性和有效性。
最后，PVA水凝胶的制备方法还有待进一步改进和优化，以提高制备效率和降低成本。
综上所述，PVA水凝胶是一种具有广泛应用前景的生物医学材料。
通过不同的制备方法，可以得到具有不同性能和结构的PVA水凝胶。
在生物医学研究中，PVA水凝胶可用于组织工程、药物缓释、细胞培养等多个领域。
组织工程用水凝胶制备方法研究进展_宫政
组织工程的概念由美国的 Langer 与 Vacanti 于 1987 年共同提出[4]，其定义为应用细胞生物学和工
程学的原理和方法，研究和开发能修复和改善损伤 组织结构与功能的生物替代物的一门科学。
目前组织工程用水凝胶分为天然高分子水凝 胶、合成高分子水凝胶和天然与合成高分子复合水 凝胶三大类，既要求生物相容性又期望有细胞和分 子响应性，这是目前面临的最大挑战。为了得到所 需性能的水凝胶，其设计和合成应从物理性能、传 质性能和生物相互作用等多方面综合考虑。迄今为 止，水凝胶的设计与合成主要有物理交联和化学交 联两种途径，如图 1 所示，其性能也因原料、交联 密度和亲疏水性而各异[5]。物理交联型水凝胶的形
收稿日期：2008–02–05；修改稿日期：2008–05–14。 基金项目：国家自然科学基金资助项目（30670572）。 第一作者简介：宫政（1983—），男，硕士研究生。联系人：尹玉姬， 博士，副教授，主要从事生物材料和功能材料的研究。电话 022– 27401902；E–mail yinyuji@。
Leach 等[13]用紫外光交联制备了甲基丙烯酸缩 水甘油酯改性的透明质酸（glycidyl methacrylateHA，GMHA）衍生物水凝胶，研究表明此水凝胶 具有细胞相容性和生物可降解性，既能保持透明质 酸本身促进内皮细胞增殖的生物活性，又能在一定 程度上起到血纤维蛋白的作用。Blanchette 等[14]用 同样的方法制备了包载有争光霉素（bleomycin）的 聚 （ 甲 基 丙 烯 酸 - 接 枝 - 乙 二 醇 ） [poly(methacrylic acid-g-ethylene glycol)，P(MAA-g-EG)]凝胶微球，
基于明胶的高强度水凝胶的制备及其功能化研究
基于明胶的高强度水凝胶的制备及其功能化研究基于明胶的高强度水凝胶的制备及其功能化研究水凝胶是一种具有良好的柔软性、可水分调控性和生物相容性的材料，被广泛应用于仿生材料、药物传递和组织工程等领域。
其中，由明胶制备的高强度水凝胶因其优异的生物相容性和生物活性受到研究者们的关注。
本文将围绕基于明胶的高强度水凝胶的制备方法及其功能化研究展开探讨。
一、基于明胶的高强度水凝胶的制备方法明胶是一种由动物结缔组织中的胶原蛋白提取而来的天然高分子材料。
明胶的制备方法主要包括物理法、化学法和生物法。
物理法是通过改变明胶的物理性质实现水凝胶的制备。
例如，通过热溶液共混法，将明胶与其他天然或合成高分子材料混合，然后冷冻干燥制备成水凝胶。
物理法制备的水凝胶具有较好的可逆性和柔软性，但强度较低。
化学法是利用交联剂将明胶交联形成水凝胶。
常用的交联剂包括葡聚糖醛酸、戊二醛、神经酰胺等。
在制备过程中，将明胶与交联剂混合酸性溶液中进行交联反应，然后通过凝胶化处理制备水凝胶。
化学法制备的水凝胶具有较高的强度和稳定性，但由于交联剂的使用，可能会降低明胶的生物相容性。
生物法是利用生物纳米材料对明胶进行包覆或修饰，实现水凝胶的制备。
例如，通过利用生物纳米纤维或生物颗粒修饰明胶的表面，可以增加水凝胶的强度和稳定性。
这种制备方法不仅具备较好的生物相容性，同时也可以保留明胶的生物活性。
二、基于明胶的高强度水凝胶的功能化研究1. 药物传递基于明胶的高强度水凝胶可以作为优异的药物载体，用于控制性药物传递。
由于明胶具有良好的水溶性和生物相容性，可以将药物与明胶混合制备成水凝胶，实现药物的缓慢释放。
此外，通过改变明胶的交联度和材料组分，可以调控水凝胶的释放速率和药物载量。
这为肿瘤治疗、组织修复等领域的药物传递提供了新的途径。
2. 组织工程基于明胶的高强度水凝胶在组织工程领域具有广泛的应用前景。
明胶的生物相容性和生物活性使其成为良好的组织工程支架材料。
可以通过调控明胶的物理性质和化学性质，使其具备适合不同组织的特性。
聚丙烯酸基水凝胶在组织工程中的应用前景分析
聚丙烯酸基水凝胶在组织工程中的应用前景分析引言：组织工程是一门前沿的跨学科领域，旨在通过生物材料、生物工程和细胞治疗等技术，重建和修复受损组织。
聚丙烯酸基水凝胶作为一种常用的生物材料，具有生物相容性、可控性和组织类似性等优点，正逐渐成为组织工程领域的研究热点。
本文将从聚丙烯酸基水凝胶的制备方法、生物相容性、生物功能以及应用现状等方面，探讨其在组织工程中的应用前景。
1. 聚丙烯酸基水凝胶的制备方法聚丙烯酸基水凝胶的制备方法包括自由基聚合和交联聚合两种。
自由基聚合法通过引发剂和交联剂的作用，将丙烯酸单体进行聚合反应，形成线性聚合物。
而交联聚合法则在丙烯酸单体中加入交联剂，使其形成三维网络结构，从而形成具有水凝胶性质的材料。
制备方法的选择根据不同应用需求可以灵活调整，以获得具有所需性能的聚丙烯酸基水凝胶。
2. 聚丙烯酸基水凝胶的生物相容性生物相容性是评价生物材料应用性能的重要指标之一。
聚丙烯酸基水凝胶具有良好的生物相容性，因为其主要由天然聚合物组成，不含有有毒物质。
聚丙烯酸基水凝胶具有低的细胞毒性和低的刺激性，可以有效减少宿主组织的炎症反应和免疫排斥现象。
此外，聚丙烯酸基水凝胶还具有适当的机械性能，能够提供支撑和保护细胞的生长环境，为组织工程提供必要的支持。
3. 聚丙烯酸基水凝胶的生物功能聚丙烯酸基水凝胶在组织工程中不仅具有基本的生物相容性，还具备一些重要的生物功能。
首先，聚丙烯酸基水凝胶能够通过其孔隙结构和化学物质的调控，提供一个适宜的环境，促进细胞的附着、增殖和分化。
其次，聚丙烯酸基水凝胶能够释放生物活性物质，如生长因子、药物等，以促进组织的再生和修复。
最后，聚丙烯酸基水凝胶还能够模拟组织的力学特性，如弹性、刚度等，为细胞提供与生物组织相似的生长环境。
4. 聚丙烯酸基水凝胶在组织工程中的应用现状聚丙烯酸基水凝胶在组织工程领域已经得到广泛的应用。
首先，聚丙烯酸基水凝胶可作为三维细胞培养的载体，提供细胞附着和生长的环境。
PVA水凝胶的制备及研究综述
PVA水凝胶的制备及研究综述PVA（聚乙烯醇）水凝胶是一种具有弹性、可溶于水的高分子材料，具有广泛的应用前景，特别是在生物医学领域。
本文将对PVA水凝胶的制备方法和相关研究进行综述。
PVA水凝胶的制备方法多种多样，主要包括物理交联法、化学交联法和生物交联法。
其中，物理交联法是通过改变PVA溶液中的温度、pH值或添加剂来实现凝胶化。
这种方法简单易行，但凝胶的力学性能较差，不耐水。
化学交联法是通过添加交联剂或引发剂，使PVA分子间发生交联反应，形成三维网络结构。
这种方法可以调节凝胶的交联程度，从而改变其力学性能和水溶性。
生物交联法是利用酶或菌体等生物体内的酶促反应来进行交联，具有良好的生物相容性和可降解性。
PVA水凝胶的研究涵盖了多个方面，其中包括力学性能、形态结构、生物相容性和药物释放等。
力学性能是评价水凝胶质量的重要指标，与交联程度和结构有关。
研究发现，PVA水凝胶的力学性能可以通过调节交联剂浓度、交联时间和交联温度等条件来改善。
形态结构研究表明，PVA水凝胶具有均匀的孔隙结构和互穿网络，有利于负载药物和细胞的扩散和生长。
生物相容性是评价材料在生物体内应用的重要指标，PVA水凝胶具有低毒性和良好的生物相容性，已被广泛用于组织工程和药物传递领域。
药物释放研究表明，PVA水凝胶可以控制药物的释放速率和时间，可用于缓释药物和局部治疗。
除了上述方面的研究，PVA水凝胶还可以与其他材料进行复合，以改善其性能。
例如，将纳米材料引入PVA水凝胶中，可以提高其力学性能和生物相容性。
同时，还可以通过改变PVA水凝胶的交联方式和结构，来实现对凝胶性质的调控。
综上所述，PVA水凝胶是一种具有广泛应用前景的材料，制备方法多样，研究内容涵盖了力学性能、形态结构、生物相容性和药物释放等方面。
未来的研究可以从更多角度探索PVA水凝胶的性能和应用，进一步发展其在生物医学领域的应用潜力。
生物水凝胶的制备与应用研究
生物水凝胶的制备与应用研究生物水凝胶是一种具有广泛应用前景的新型材料。
它具有优良的生物相容性、生物可降解性等优点，可以被制备成各种形态与尺寸的材料，并应用于各种领域。
一、生物水凝胶的制备方法生物水凝胶的制备方法通常是将生物大分子如蛋白质、多糖等与交联剂如交联单体、交联剂、多功能化合物等在溶液中反应，形成凝胶网络结构。
其中，交联剂的种类与使用量是影响凝胶性质的主要因素之一。
常见的交联单体包括丙烯酸类、羟乙基丙烯酸类、对甲酚磺酸类等。
生物水凝胶的制备方法有很多种，其中较常用的包括物理交联法、化学交联法和酶催化交联法。
物理交联法包括自然干燥法、低温共混法、混合物共沉淀法等。
化学交联法包括冷冻干燥法、热凝胶法、光致凝胶法等。
二、生物水凝胶的应用1.药物控释将药物包埋于生物水凝胶中，可以实现药物长期缓慢释放，提高药物疗效，减少副作用。
生物水凝胶的生物相容性与生物可降解性大大增强了药物给药系统的安全性与可控性，在治疗癌症、肥胖、糖尿病等领域有着广泛的应用前景。
2. 组织工程生物水凝胶可以被制成不同形态的支架，成为体外育种组织、器官的理想载体。
通过组织工程重建植入人体，可以实现器官的再生或替代，为组织损伤修复与器官移植提供解决方案。
目前，已经有多种基于生物水凝胶的组织工程构建成功，例如血管、心脏等。
3. 医疗器械生物水凝胶具有天然粘附性和生物相容性，可以被制成医疗器械，例如局部止血剂、人工屏障膜、软组织缝合等。
此外，生物水凝胶还可以被应用于伤口敷料、生物传感器等领域。
三、生物水凝胶面临的挑战不能忽略的是，目前生物水凝胶在应用中还存在许多挑战。
例如，凝胶力学性能难以控制；生物水凝胶的可降解性质可能导致期望持续时间内的裂解；生物水凝胶的应用成本还较高等等。
总之，生物水凝胶的制备与应用还需进一步研究与探讨。
随着技术的发展和应用场景的扩大，生物水凝胶有望成为一个崭新的、重要的材料领域，也可以实现对人类生命健康的巨大贡献。
水凝胶的应用和研究进展ppt课件
水良好效果，显示出在农业生产
中的巨大作用。
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化妆品
水凝胶面膜也叫凝水膜。顾名思义，其具有强大的凝集水 分的功能，它以水为分散介质，当把凝胶贴到皮肤上时， 受到体温的影响，凝胶内部的物理结构从固态变成液态， 并渗透到皮肤里。因此，在以水凝胶为基地材质的面膜内 注入胶原蛋白、透明质酸、熊果苷、烟酰胺等有效成分， 可制成多种功能的面膜。
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退热贴
适用于各种原因引 起的发热发热辅助 治疗及物理降温， 缓发发热引起的头 痛、头晕等不适症 状，使人体产生舒 适感。对于儿童和 成人发热，可用于 紧急退热，避免发 热过度伤及脑部。
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水土保湿剂
一种人工合成的具有超强吸水
的保湿性能的高分子聚合物，主
3.根据合成材料的不同 合成高分子水凝胶和天然高分子水凝胶
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聚合物交联
从聚合物出发制备水凝胶有物理交联和化学交 联两种。物理交联通过物理作用力如静电作用、离 子相互作用、氢键、链的缠绕等形成。化学交联是 在聚合物水溶液中添加交联剂,使聚合物交联成网络 聚合物水凝胶。
从聚合物出发合成水凝胶的最好方法是辐射交 联法,所谓辐射交联是指辐照聚合物使主链线性分子 之间通过化学键相连接。许多水溶性聚合物可通过 辐射法制备水凝胶,如PVA、polyNI2PAAm、聚乙烯基 吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯酰胺(PAAm)、聚氧乙烯(PEO) 等。
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电场敏感性水凝胶
目前利用电场敏感性水凝胶控制药物释放的研究尚 处于起步阶段。电场敏感性水凝胶的优点在于药物释放 速度可以通过调整电场强度来控制，简单方便；缺点在 于对电场变化的响应慢、需要可控制的电场提供装置， 而且大多数电场敏感性水凝胶需要在没有电解质的条件 下发挥作用，而在生理条件下，不容易达到要求。
水凝胶的制备及其在生物医学中的应用研究
水凝胶的制备及其在生物医学中的应用研究水凝胶是一种具有高度亲水性和可逆地形变能力的材料，可以在生物医学领域中发挥广泛的应用，如组织工程、药物递送和人工器官等方面。
本文将探讨水凝胶的制备方法和在生物医学中的应用研究。
一、水凝胶的制备方法1.1 化学交联法化学交联法通常使用交联剂将单体或聚合物交联成凝胶。
常用的交联剂有乙二醇二丙烯酸酯（EGDMA）、甲基丙烯酰氧基乙氧基羰基（MAOEC）等。
该方法制备出来的水凝胶具有较高的稳定性和抗压强度，但交联剂对细胞有毒性，不适用于生物医学领域。
1.2 物理交联法物理交联法利用物理因素（如光、温度或离子等）促进单体或聚合物形成凝胶。
该方法无需添加交联剂，不会产生副产物，对生物体无毒性。
但是，该方法制备的水凝胶一般稳定性低，易受到外力的影响而失去形变能力。
1.3 生物学方法生物学方法是在自然界中观察到的生物过程中得到启示的，例如某些藻类、菌类、海绵等具有天然形成凝胶的特性。
生物学方法制备的水凝胶通常具有较高的生物相容性和生物可降解性，符合生物医学中的要求。
但是，生物学方法制备水凝胶的难度和成本较高，生产效率低，限制了其在工业化生产中的应用。
二、水凝胶在生物医学中的应用研究2.1 组织工程水凝胶在组织工程中广泛应用。
水凝胶可以形成三维结构的支架，为细胞生长提供了良好的环境。
且水凝胶可以根据不同的细胞类型和器官组织具有不同的物理和化学性质，能够模拟生物组织的特性。
凝胶化后的生物材料可以直接移植到受损的组织中，可以加速受损组织的修复和再生。
2.2 药物递送水凝胶也是一种理想的药物递送平台。
水凝胶可以通过控制其网状结构和孔径来调控药物的释放速率和方式。
例如，将药物嵌入水凝胶的孔中，药物可以缓慢而持续地释放，从而提高药物的疗效和降低副作用。
2.3 人工器官水凝胶还可以用于制作人工器官。
例如，利用水凝胶和干细胞制作人工胰腺，可以为糖尿病患者提供新的治疗方案。
此外，水凝胶也可以作为人工血管和人工组织等方面的材料来使用。
合成水凝胶材料在组织工程中的应用
合成水凝胶材料在组织工程中的应用刘水莲;宿烽;李速明【期刊名称】《中国材料进展》【年(卷),期】2016(035)003【摘要】水凝胶材料因其高保湿、高吸水等特点,在组织工程、生物医药等领域具有广阔的现实意义和应用前景,特别是作为药物缓释剂、组织填充剂、酶的包埋剂、人造皮肤等方面.按原料来源分,水凝胶材料可分为天然水凝胶材料和合成水凝胶材料.尽管天然水凝胶材料的生物相容性、生物降解性优于合成水凝胶材料,但合成水凝胶材料具有相对较高的机械性能,备受研究者青睐.近年来,如何将两种类型的水凝胶材料的优点结合在一起应用成为研究热点.大量关于水凝胶材料的改性研究相继开展,并取得了一定进展.主要概述了以聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺为基础合成的水凝胶材料的研究及发展状况,并对几种水凝胶材料进行了初步生物学评价,探讨了此类水凝胶在组织工程中的应用.【总页数】6页(P227-232)【作者】刘水莲;宿烽;李速明【作者单位】青岛科技大学高性能聚合物研究院,山东青岛266042;青岛科技大学高性能聚合物研究院,山东青岛266042;法国蒙彼利埃二大欧洲薄膜研究院,蒙彼利埃34095【正文语种】中文【中图分类】R318.0+8【相关文献】1.人工合成支架材料在组织工程脂肪源干细胞研究中的应用 [J], 刘磊;郭善禹2.水凝胶支架在组织工程软骨中的应用进展 [J], 梁亮;闫飞3.类人胶原蛋白联合天然和人工合成及纳米材料作为组织工程支架材料的应用进展[J], 刘旭倩;陈潇4.丝素蛋白水凝胶材料在组织工程中的应用研究进展 [J], 李加乐; 谭云飞; 谭绪林; 肖文谦; 李波; 廖晓玲5.水凝胶材料和间充质干细胞在组织工程中的应用进展 [J], 李敏;孟祥璟;张祥奎;刘波;段崇刚;张兰英;张岱州;凌沛学因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
宫腔粘连中水凝胶促内膜修复的研究与进展
宫腔粘连中水凝胶促内膜修复的研究与进展邬浩明;王瑶;陈圆梦;朱慧莉;李开南;熊成东;胡旭麟【期刊名称】《中国组织工程研究》【年(卷),期】2024(28)17【摘要】背景:防止宫腔粘连复发的关键是重建具有正常功能的子宫内膜,国内外对于宫腔粘连复发治疗的最新突破在于利用可降解材料制备水凝胶类物质防止粘连复发。
目的:综述宫腔粘连中水凝胶促内膜修复的研究进展。
方法:系统检索PubMed 数据库、Web of Science、中国知网、万方数据库,以“宫腔粘连,子宫内膜损伤,子宫内膜再生,水凝胶,Intrauterine adhesions,Endometrial injury,Endometrium regeneration,hydrogel”为关键词,收集各数据库1990年1月至2023年3月发表的相关文献。
结果与结论:近年来国内外关于宫腔粘连中水凝胶促内膜修复的研究取得了一定进展,对于宫腔粘连的防治和促进内膜修复具有重要作用:①水凝胶作为组织工程中一大重要载体,它本身具有优秀的生物相容性、生物降解性和三维网状结构,可以更好地应用在宫腔粘连治疗中;②以水凝胶为基础的搭载体系,可以通过运输药物/生物制剂/干细胞来促进子宫内膜上皮细胞的增殖分化,并恢复正常子宫形态,防止粘连复发;③透明质酸类水凝胶在满足良好生物相容性的同时还可以促进内膜上皮细胞的增殖分化,且在子宫内会被相应的酶类物质水解,不会影响机体正常代谢,是目前临床常用的子宫防粘连剂,也是组织工程研究中最常用的一种水凝胶载体;④以温敏特性出众的泊洛沙姆水凝胶可以在进入体内迅速凝胶化,快速形成物理屏障,并可对搭载物质起到缓释作用和提供细胞生长/黏附平台;⑤利用不同特性材料制备治疗性水凝胶的前景广阔,比如温敏特性水凝胶、pH响应性水凝胶以及光敏水凝胶等,但还存在诸多问题需要解决,例如水凝胶体系的安全性以及降解产物是否引起免疫反应、对正常机体经期是否具有影响等问题,还需要大量动物实验及临床试验来验证其安全性和有效性,不断完善治疗策略。
关于温固化水凝胶的制备和应用
关于温固化水凝胶的制备和应用【关键词】水凝胶关键词: 水凝胶;软骨;组织工程摘要:目的制备出适合于组织工程用的温固化型水凝胶，并将其应用于可注射软骨的建造，观察实验结果. 方法制备不同浓度的水凝胶，并添加不同的物质，测量其凝胶化温度，并把水凝胶用于裸鼠组织工程软骨的建造.注射后4，8和12wk取材，通过大体标本和组织学观察研究软骨的形成情况. 结果 250g・L-1 的水凝胶具有恰当的凝胶化温度和能满足要求的力学性能.含钙磷的添加物因溶解度不高，对凝胶的性能未能产生显著影响.此水凝胶用于软骨组织工程，注射后4wk 在皮下形成稍硬的结节.8wk后形成的结节质地坚韧，切面色泽亮白.组织学观察4wk即有软骨形成，但不成熟，8wk标本有成熟软骨形成，12wk标本成熟软骨的量进一步增加. 结论温固化型水凝胶凝胶化温度受浓度影响，250g・L-1 水凝胶凝胶化温度为5℃，可用于组织工程软骨的建造，并能顺利长出软骨.Keywords:hydrogel;cartilage;tissue engineeringAbstract:AIM To prepare temperature dependent hydrogel and to apply it as the scaffold in fabrication of tissue engi-neering cartilage and to observe the results.METHODS Various concentration and additives of hydrogel were pre-pared，the gelation temperature were determined，the most favorite hydrogel（250g・L-1 ）was selected to be used as the scaffold of tissue engineering，and then the cartilage was fab-ricated.The chondrongenesis was studied histologicallyfor12weeks.RESULTS Gelation temperature of250g・L-1 hydrogel was5℃，and its mechanical properties were good.However the solubility of additives was too low.The250g・L-1 hydrogel was applied in tissueengineering;4weeks after injection，the hard nubble was formed subcutaneously and immatural cartilage was observed.8weeks after injection matural catilage was observed.12weeks after injection the amount of matural cartilage increased.CONCLUSION Gelation temperature depends on the concentration of hyd-gogel，the gelation temperatureof250g・L-1 hydrogel being5℃.The hydrogel could be applied in fabrication of tissue engineering cartilage，and the cartilage could be fabricated successfully.0 引言聚氧化乙烯-聚氧化丙烯-聚氧化乙烯（PEO-PPO-PEO）三嵌段共聚物具有优异的生物相容性，在冰淇淋和乳状液的制造中用作增稠剂、凝胶剂、乳化剂、成型剂.它的另一个用途是在药物和化妆品制备中用作有一定活性的物质和油性物的溶剂.它具有优异的流体性质，稀的PEO-PPO-PEO水溶液为牛顿流体，当浓度大于100g・L-1 时，流动性明显变差，转变为塑性流体.大于100g・L-1 的水溶液都有一个凝胶化温度，当温度低于凝胶化温度时，粘度很低，为粘性流体，温度超过凝胶化温度时，粘度急剧增高，变为凝胶.Cabana等［1］详细研究了共聚物水溶液的凝胶过程，他们利用线性粘弹性数据的变化测试了凝胶化温度，并认为凝胶的机理是胶束的堆积和长链大分子的互穿缠绕.Loeffer等［2］利用它的凝胶特性，研制出在伤口原位形成凝胶并释放凝血酶的急救包，并用于战场急救.利用它的生物相容性和凝胶化特性，Cao等［3］把这种水凝胶用于猪的自体软骨组织的建造.Vacanti［4］对水凝胶及水凝胶-软骨细胞复合体进行了研究.我们测试了以水和丙二醇为混合溶剂，不同组分浓度对溶液的凝胶化过程的影响，讨论了不同添加物对凝胶性能的影响，并成功地使用水凝胶作为支架材料，按照组织工程方法用兔耳软骨在裸鼠体内建造出成熟的软骨组织.1 材料和方法1.1 材料 PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物（工业级，BASF公司生产），去离子水，丙二醇（分析纯，天津市化学试剂二厂），磷酸钾钠钙（西北有色金属研究院提供），磷酸钙（分析纯，西安化学试剂厂）.新西兰兔，裸鼠（本校实验动物中心），Ⅱ型胶原酶（Sigma），DMEM培养液（Gibco），胎牛血清（浙江清湖犊牛利用研究所）.1.2 方法1.2.1 温度固化型水凝胶的制备取一定量的丙二醇和水的混合溶液，添加其他活性物质，冷却至5℃以下，加PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物溶解，得溶液，再升温至室温，即可得凝胶.测试组分浓度和添加物对凝胶化温度和凝胶性能的影响.1.2.2 软骨细胞/水凝胶复合体的形成和注射在5℃以下将分离收集的兔耳软骨细胞［5］与250g・L-1 的水凝胶充分混和，使软骨细胞的最终浓度为50×109 L-1 .通过12号针头将复合体注射于3只裸鼠背部皮下组织，每个点注射0.3mL作为实验组.以单纯注射水凝胶和相同浓度的软骨细胞悬液作为对照.1.2.3 大体标本和组织学观察分别在4，8和12wk取材，通过大体标本和组织学观察软骨的形成和成熟情况.2 结果2.1 温度固化型水凝胶2.1.1 各组分质量对凝胶化的影响聚合物在水中的溶解性优于丙二醇，且能生成凝胶（Tab1）.表1 各组分质量对凝胶化的影响略2.1.2 添加物对凝胶化的影响添加物NaCl能完全溶解，NaCl含量增加可加速凝胶生成速度，提高凝胶强度（Tab2）.表2 添加物对凝胶化的影响略2.1.3 聚合物浓度对凝胶化温度的影响聚合物浓度太低，不能生成网状结构;浓度太高，则凝胶温度太低，凝胶速度太快（Tab3）.表3 聚合物浓度对凝胶化温度的影响略2.2 动物实验结果软骨细胞/水凝胶复合物注射后4wk标本，为皮下组织内的结节，质地稍硬.注射后8wk的标本质地坚韧，周围有薄的包膜，剖面为亮白色，与正常软骨相似.软骨细胞悬液也可见软骨样组织形成，但明显小于实验组.单纯注射水凝胶未见软骨形成.HE染色结果显示，注射后4wk标本，局部有大量成活的软骨细胞，番红O染色呈弱阳性，表明软骨基质的糖胺多糖的成分较少，形成的软骨不成熟.注射后8wk标本，HE染色可见大量的软骨位于陷窝内（Fig1），材料已被大量吸收，组织结构类似于正常软骨组织.12wk标本番红O染色为强阳性（Fig2），形成了大量的成熟的软骨组织.细胞悬液也可见软骨形成，但软骨形成量明显少于复合物注射组.单纯注射水凝胶的标本中未见软骨形成.3 讨论在Tab1中，从样品2和样品3可以看出，当溶剂为丙二醇时，聚合物不能完全溶解，说明聚合物在丙二醇中的溶解性不是很好.当溶剂为水时，聚合物能完全溶解，也能凝胶化.从样品1，4，5可以看出，丙二醇、聚合物含量不变，增加水的含量，通过比较观察发现，水越少，凝胶化时间越短，水越多，聚合物溶解性越好，当浓度低于一定值时，只能形成溶液，在低温和室温时都是液体.凝胶机制［6］为:随着温度改变，PEO-PPO-PEO溶解度降低，使之从溶液中以“胶体分散状态”析出，析出的质点既不沉降，也不能自由行动，而是因碰撞相互连结构成骨架，通过整个溶液形成连续的网状结构而形成凝胶.图1 －图2 略从Tab2可以看出，添加物NaCl能完全溶解，随着NaCl量的增加，凝胶化速度加快，凝胶强度有所提高，这是因为NaCl作为一种溶质，使溶液中质点增加，碰撞增加，形成凝胶更为容易，所以溶质对提高凝胶强度是有帮助的.而磷酸钙和磷酸钾钠钙在溶液中溶解度不够，对凝胶没产生明显影响.但由于含有丰富的钙磷离子，作组织工程基材时，引进这些元素有可能促进骨及软骨的生长.如含钙磷化合物且溶解度大才较为理想.从Tab3可以看出，聚合物浓度太低，因质点不够，不能形成网状结构而生成凝胶，浓度太高，则凝胶化温度太低，凝胶化速度太快，不好操作，故250g・L-1是较为合适的浓度.由Fig1和Fig2可见，水凝胶-软骨细胞复合体能长出软骨组织，且作为基材的水凝胶能够降解和有良好的生物相容性，在临床可尝试用于整容及低创伤的修复.由PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物、丙二醇、水能形成温度固化型水凝胶，浓度为250g・L-1 时，凝胶化温度为5℃.水凝胶-软骨细胞复合体注射到裸鼠体内，能长出软骨组织，水凝胶能降解且有良好的生物相容性.温固化型可注射水凝胶是一种有前途的载体材料，用组织工程方法进行软骨的建造是一种有前途的方法.参考文献［1］Cabana A，Ait-Kadi A，Juhasz J.Study of the gelation process of polyethylene oxide-polypropylene oxide-polyethylene oxide copolymer aqueous solution ［J］.J Colloid Interface Sci，1997;190（2）:307-312.［2］Loeffer UT.Kit for in situ formation of topical gel for enzyme release in wounds ［P］.DE Patent:19602208（July，1997）.［3］Cao YL，Rodriguez A，Vacanti M，Ibarra C，Arevalo C，Va-canti parative study of the use poly（glycolic acid），calcium alginate and pluronic in engineering of autologous porcine cartilage ［J］.J Biomater Sci Polymer Edn，1998;9（5）:475-487.［4］Vacanti CA.Tissue resurfacing with hydrogel-cell compositions ［P］.WO Patent:9717038（May1997）.［5］Yang WD，Chen FL，Tao K，Mao TQ，Chen SJ，Gu XM.The feasibility of rabbit model for the study of tissue engineering of bore andcartilage ［J］.Shiyong Kouqiang Yixue Zazhi（Pract J Stomatol），1999;15（5）:375.［6］Shen Z，Wang GT.Colloid and surface chemistry ［M］.Bejing:Huaxue Gongye Chubanshe（Chemical Industrial Pubilishing House），1991:103.。
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Abstract：Hydrogels are widely used in the fields of pharmacology and tissue engineering. In this article，
the hydrogels design methods based on chemical and physical crosslinking are reviewed. Chemically crosslinked hydrogels are formed by radical polymerization，chemical reaction of complementary groups， high energy irradiation and enzymatic reactions，and physically crosslinked hydrogels are formed by ionic interactions，crystallization，hydrogen bonds and hydrophobic interactions. Key words：hydrogels；tissue engineering；physical crosslinking；chemical crosslinking；cells
GONG Zheng1，DING Shanshan2，YIN Yuji1，CUI Yuanlu2，YAO Kangde1
(1 School of Materials Science and Engineering，Tianjin University，Tianjin 300072，China；2 Center of Traditional Chinese Medicine，Tianjin University of Traditional Chinese Medicine，Tianjin 300193，China)
水凝胶是由亲水性聚合物链构造的具有三维交 联网络结构的高聚物和介质共同组成的多元体 系[1]，此网络因存在物理或化学交联结构而不溶于 水，使其在溶液或生物体中保持了完整性。充斥于 聚合物网络中的水分使交联的大分子链伸展，从而 整个材料具备了流体的性质。同时，由于人体组织 大多是由蛋白质和多糖网络组成的含有大量水的水 凝胶材料[2]，使得水凝胶材料在药物控释、软组织 支架构建及活性细胞包载等生物医用材料方面得到 了广泛的应用。自 1960 年 Wichterle 和 Lim 制备出 聚（甲基丙烯酸-2-羟基乙酯）水凝胶以来[3]，有关 高分子水凝胶的设计与合成研究十分活跃。近年来， 结构和性能各异的新型高分子水凝胶在组织工程中 的应用引起了人们极大的兴趣。
织工程中，用以克服传统治疗方法如，自体移植和 替代物植入所带来的二次损伤和痊愈困难等缺 点[8]。研究显示，在 37 ℃下将兔骨髓干细胞微囊 化后加入到 OPF 中，与载有β1-转化生长因子的 明胶微粒混合形成的水凝胶可有效保持微囊化兔 骨髓干细胞在培养期间的生物活性并分化形成软 骨细胞[9]。
一些天然多糖物质也可通过引发剂交联形成具 有独特作用的高聚物水凝胶。欧车前（Psyllium） 是一种具有药用价值的天然多糖，可通过凝胶化形 成新型药物释放系统。Singh 等[10]将 N,N′-亚甲基双 丙烯酸酰胺（N,N′-MBAAm）作为交联剂，以过硫 酸铵为引发剂引发欧车前与聚丙烯酰胺形成聚合网 络。这种 pH 敏感型水凝胶网络可对环境作出响应， 用于肠道的特定药物释放。
Leach 等[13]用紫外光交联制备了甲基丙烯酸缩 水甘油酯改性的透明质酸（glycidyl methacrylateHA，GMHA）衍生物水凝胶，研究表明此水凝胶 具有细胞相容性和生物可降解性，既能保持透明质 酸本身促进内皮细胞增殖的生物活性，又能在一定 程度上起到血纤维蛋白的作用。Blanchette 等[14]用 同样的方法制备了包载有争光霉素（bleomycin）的 聚 （ 甲 基 丙 烯 酸 - 接 枝 - 乙 二 醇 ） [poly(methacrylic acid-g-ethylene glycol)，P(MAA-g-EG)]凝胶微球，
Balakrishnan 等[19—20]制备了氧化海藻酸钠-明 胶共价交联水凝胶并评价了其生物相容性。这种可 注射水凝胶可以精确控制凝胶时间，无毒且可降解， 包载表皮生长因子后可促进伤口的愈合。
收稿日期：2008–02–05；修改稿日期：2008–05–14。 基金项目：国家自然科学基金资助项目（30670572）。 第一作者简介：宫政（1983—），男，硕士研究生。联系人：尹玉姬， 博士，副教授，主要从事生物材料和功能材料的研究。电话 022– 27401902；E–mail yinyuji@。
第 11 期
宫政等：组织工程用水凝胶制备方法研究进展
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这种凝胶微球对 pH 值敏感，具有选择释放性，能 增强与肠内上皮细胞的相互渗透性从而提高药物利 用率，是一种比较理想的口服药物载体材料。Yeo 等[15]深入研究了紫外光交联壳聚糖水凝胶在心肌梗 塞治疗中的应用。此凝胶体系由壳聚糖与丙烯酰-聚 乙二醇-RGD 多肽（Acr-PEG-RGD）组成，在预聚物 中加入血管内皮细胞生长因子（VEGF）和碱性成纤 维细胞生长因子（bFGF）并在低能量紫外光照射下 交联形成的水凝胶可促进生长因子的持续释放。 Pitarresi 等[16]在无光引发剂条件下将甲基丙烯酸-葡 聚糖（methacrylated dextran，DEX-MA）和甲基丙烯 酸-α, β-聚（N-2-羟乙基）-DL-天冬酰胺[methacrylatedα,β-poly(N-2-hydroxyethyl)-DL-aspartamide ， PHM] 光照共交联形成水凝胶。该水凝胶表现出耐胃肠液 水解的特性，可有效促进药物释放，延长释放时间， 达到治疗肠道炎症的目的。
但是值得注意的是，当采用光引发方式制备水 凝胶时，引发效率相对较低，对于较大缺损部位的 修复，很难做到结构均匀[1,17]。 1.3 结构互补基团之间反应产生的交联
一些生物相容性聚合物结构中通常含有—OH、 —COOH、—NH2 等基团，这些基团不仅使聚合物 有很好的水溶性，而且通过结构互补官能团之间发 生席夫碱、加成及缩合等化学反应，彼此之间形成 共价交联键，利用这一特性可设计和合成组织工程 用水凝胶。
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化工进展
2008 年第 27 卷
成主要靠次级键价力的作用如离子间相互作用、氢 键及结晶作用、疏水性相互作用等，而化学交联型 水凝胶通过共价键形成。本文将从这两个方面对组 织工程用水凝胶的设计与合成进展进行阐述。
经物理或 化学交联
高分子
图1
水分子
交联点 交联的高分子网络
水凝胶的化学交联及物理交联示意图[5]
型水凝胶的研究进展，对比了各种交联机制的优缺点，并对水凝胶在组织工程领域中的进一步应用进行了展望。
关键词：水凝胶；组织工程；物理交联；化学交联；细胞
中图分类号：Q 81；R 318.08
文献标识码：A
文章编号：1000–6613（2008）11–1743–07
Optimized design of hydrogels for tissue engineering
1 化学交联形成的水凝胶
化学交联型水凝胶是运用传统的合成聚合物的 方法或光聚合、辐射聚合等技术，引发共聚或缩聚 反应产生共价键而形成的共价交联网络。 1.1 自由基聚合反应产生的交联
自由基聚合反应交联是用于水凝胶设计与合成 比较常用的方法。常用的引发剂有热不稳定的过氧化 物体系和氧化还原体系。目前自由基聚合主要采用两 种途径：一是通过一种或多种低分子量的烯类单体在 交联剂的存在下直接进行聚合反应； 二是先使原本 不具有聚合反应活性的水溶性聚合物转变为含有可 聚合反应基团的衍生物，再进行交联共聚反应。
另外，通过 HEMA 与一些响应性单体共聚交联 可以得到基于该凝胶的环境敏感材料。Atta 等[7]以 三聚氰胺甲基丙烯酰胺及三聚氰胺丙烯酰胺作为交 联剂通过自由基聚合制备了具有 pH 值敏感性和热 敏感性的甲基丙烯酸-2-羟乙酯（HEMA）-N-乙烯基 吡咯烷酮水凝胶。
聚富马酸乙二醇酯（OPF）广泛应用于软骨组
使用醛类化合物特别是戊二醛交联含有羟基或 氨基的水溶性聚合物是设计和合成水凝胶比较常用 的方法，但戊二醛本身的毒性会影响细胞的生长。 因此 Draye 等[18]将葡聚糖部分氧化形成缩醛结构与 明胶交联发生席夫碱反应制备水凝胶。这种自交联 体系避免了小分子毒性交联剂的使用，水凝胶的后 处理简单且生物相容性良好，可用做烧伤敷料。
组织工程的概念由美国的 Langer 与 Va用细胞生物学和工
程学的原理和方法，研究和开发能修复和改善损伤 组织结构与功能的生物替代物的一门科学。
目前组织工程用水凝胶分为天然高分子水凝 胶、合成高分子水凝胶和天然与合成高分子复合水 凝胶三大类，既要求生物相容性又期望有细胞和分 子响应性，这是目前面临的最大挑战。为了得到所 需性能的水凝胶，其设计和合成应从物理性能、传 质性能和生物相互作用等多方面综合考虑。迄今为 止，水凝胶的设计与合成主要有物理交联和化学交 联两种途径，如图 1 所示，其性能也因原料、交联 密度和亲疏水性而各异[5]。物理交联型水凝胶的形
不同水溶性聚合物（包括天然的、半合成的和 合成的）可转变为带有可聚合反应基团的衍生物后 再交联形成水凝胶[11]。亲水性聚合物经过改性为可 聚合的衍生物再与适当的交联剂发生反应，通过调 节反应条件可获得所需力学性能的水凝胶。 Pourjavadi 等[12]以过硫酸铵为引发剂，以亚甲基二 丙烯酰胺为交联剂将甲基丙烯酰胺接枝到角叉菜胶 （Carrageenan）主链上并在碱性条件下形成新型的 强吸水性水凝胶，该水凝胶对 pH 值敏感且在碱性 条件下表现出较高的溶胀性能。 1.2 光引发聚合反应产生的交联
摘 要：高分子水凝胶作为一类重要的生物材料被广泛应用于生物医药和组织工程领域。本文综述了基于化学交联