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功能化医用材料(六)

生物医用材料具有良好的生物相容性、生物降解性、多功能性和机械加工性等特点,在医学、生物学、药剂学和食品等领域得到了越来越多的关注。为了改善生物医用材料的性能,使其获得更加广泛的用途,功能化生物医用材料是有效的手段之一。在这一期,我们以 功能化医用材料”为题,专门收集了近些年来有关方面的科技文献与资料并汇集成汇编提供给大家,希望对“功能化医用材料”方面有兴趣的朋友和有意愿开发此类技术的朋友起到借鉴与参考作用。由于近几年这方面的文献资料较多,我们将其分八部分提供给大家。这是第六部分。

 

功能化医用材料(六)

 

62、兼具双面黏性和生物活性的多功能水凝胶

【作者】GAO L  ZHOU Y L  PENG J L  

【文献出处】《张江科技评论》 2019年06期

【摘要】用于创伤愈合以及软组织修复创新点水凝胶是一种具有三维交联网络的生物医用材料,既可以作为机体保护屏障防止细菌感染,又能为组织再生提供合适的微环境。对机体组织和植入物具有双面黏性的水凝胶具有巨大的临床应用潜力。

 

63、仿贻贝水凝胶在组织愈合中的应用研究

【作者】耿慧敏 崔基炜 郝京诚

【机构】山东大学胶体与界面化学教育部重点实验室

【文献出处】《化学学报》2020, 78(2)

【摘要】手术线缝合和订皮钉固定是外科手术中修复组织损伤的常规方法,但是对于相对脆弱的软组织,使用组织粘合剂是代替常规组织修复的重要方法之一.尽管合成的组织粘合剂已经得到广泛应用,但是仍然存在一些缺点,例如湿润环境中粘合性差和潜在毒性等.纤维蛋白胶具有良好的止血性能,但是存在拉伸性和粘附性差、价格昂贵等缺点.仿生粘合剂作为组织粘附剂、止血剂或密封剂在临床手术中应用广泛.然而,在组织创伤的修复应用中,发展耐水粘附、具有生物相容性,多功能一体化的医用粘合剂是近年来研究的热点和难点.自从Messersmith课题组报道了受贻贝启发的多功能聚多巴胺涂层以来,含有酚羟基的材料由于其抗氧化、抗菌消炎等功效,被广泛地应用于医学、食品、化妆品和水处理等领域.仿贻贝水凝胶具有优异的组织粘附性、止血抑菌性、生物安全性和可塑性,是理想的医用粘合剂材料.概述了多酚-合成高分子水凝胶、多酚-生物大分子水凝胶、多酚-无机纳米材料复合水凝胶以及聚多巴胺纳米颗粒复合水凝胶在组织粘附、止血抑菌等方面的研究进展和在组织愈合中的应用探索.总结了多酚水凝胶作为医用组织粘附剂、止血剂、密封剂仍需解决的关键问题,并对此领域的发展趋势进行了展望,有助于推动仿贻贝水凝胶作为新兴生物粘合剂在医学领域中的应用.

 

64、基于双硫键交换可控构建的水凝胶及其动态交联机理研究

【作者】窦雪宇  王星  吴德成  

【机构】中国科学院化学研究所北京分子科学国家研究中心 中国科学院大学化学科学学院

【文献出处】《高分子学报》 2019年05期

【摘要】水凝胶是一种通过化学或物理作用交联形成的三维网络高分子材料.近年来,采用动态共价键交联构建的智能水凝胶因其基础研究的重要性以及在生物医学领域中广泛的应用前景引起了众多科研工作者的关注,因而发展具有环境响应性或自修复特性的凝胶材料,能够满足其在生物医学领域中应用的更高要求.本文结合国内外关于动态共价键制备刺激响应性凝胶的研究发展现状,系统地总结和评述了一种活性可控交联策略,能够通过控制外界响应刺激可逆地激活或终止"巯基-双硫键"交换反应,进而实现在宏观和微/纳米多尺度下凝胶结构和性能的可控构筑,为凝胶材料的多功能化构建提供了全新的思路,同时也为新型智能生物材料的设计和发展提供了一种普适化方法.

 

65、CF表面C-Si-Al_2O_3-nHA复合涂层的制备及其增强HA基复合材料的

【作者】张伟刚  

【机构】陕西科技大学

【文献出处】《陕西科技大学》 2019年硕士论文

【摘要】碳纤维(CF)增强羟基磷灰石(HA)复合材料(CF/HA)因其具有良好的生物活性和生物相容性在骨组织修复领域具有广阔的临床应用前景。然而CF/HA复合材料的烧结制备过程中,由于CF较低的抗氧化性以及HA基体的脱羟分解易造成CF产生氧化损伤;此外CF与HA基体在热膨胀系数和表面化学性质方面存在较大差异,从而严重削弱了CF与HA基体的界面结合强度,最终导致CF对HA的强韧效果和复合材料的生物力学性能均未达到理论水平,限制了CF/HA复合材料在人体承重部位的临床应用。本课题为解决以上问题,通过在CF表面设计构筑多功能C-Si-Al_2O_3-nHA复合涂层,实现对CF的烧结保护及CF与HA基体的热膨胀系数匹配;利用常压、热压烧结法制备CF/C-Si-Al_2O_3-nHA/HA生物复合材料并探究了C-Si-Al_2O_3-CF对HA基复合材料的强韧机理。主要研究内容和结论如下:(1)利用阳极氧化法制备Al_2O_3并探究了氧化工艺对其微观结构、表面润湿性及粗糙度的影响,结果表明随着电流密度和时间的增加,Al_2O_3孔分布的均匀性、表面的润湿性及粗糙度显著提高。当电流密度是7mA/cm~2、氧化时间为4h时,制备的多孔Al_2O_3具有均匀的孔结构及良好的表面润湿性。通过水热合成法在Al_2O_3表面沉积生物活性HA涂层,研究了水热工艺对涂层微观形貌和结合强度的影响。随着水热温度和时间的增加,HA涂层由纳米片状变为纳米棒状,结合强度逐渐增加。当水热温度为180℃,时间为24h时,沉积的纳米棒状HA涂层晶体长度为5-10μm,直径为80-100nm,涂层与基体的结合强度为18.3±2.4MPa。同时SBF浸泡实验表明HA涂覆的Al_2O_3在体外可以诱导类骨状磷灰石层的形成,具有良好的生物活性。(2)通过磁控溅射法在改性处理CF表面沉积前驱梯度C-Si-Al涂层并探究了溅射功率对涂层微观结构、厚度以及C-Si-Al涂层对CF力学性能的影响。当溅射功率为150W时,沉积的C-Si-Al涂层均匀致密,厚度约为800nm。C-Si-Al-CF保持了CF优异的力学性能,其平均拉伸强度为3.14±0.31GPa。利用阳极氧化法复合真空热处理实现了Al涂层向烧结保护Al_2O_3涂层的转化。当电流密度是7mA/cm~2、氧化时间为20min时,制备的Al_2O_3涂层厚度均匀,晶粒尺寸均一,表面微观结构类似多孔蜂窝状。等温抗氧化和抗热震实验表明C-Si-Al_2O_3-CF在高温环境中具有优异的抗氧化及抗热震性能。采用电化学沉积法在C-Si-Al_2O_3-CF表面制备纳米生物活性HA涂层,结果表明随着沉积时间的增加,nHA涂层微观形貌变化依次为针状、片状、棒状,涂层的厚度和致密度逐渐提高。(3)采用常压、热压烧结法制备了CF/C-Si-Al_2O_3-nHA/HA复合材料并研究了复合涂层、常压及热压烧结工艺对复合材料微观结构及力学性能的影响。结果表明常压烧结法制备的CF/C-Si-Al_2O_3-nHA/HA中CF表面未出现氧化烧损凹坑,CF与HA基体界面紧密结合,其弯曲强度、弹性模量、断裂韧性比CF/HA复合材料分别提高了20.78%、4.37%、24.80%。热压烧结法制备的复合材料弯曲强度、弹性模量、断裂韧性及脆性指数分别为93.16±3.73MPa、2.84±0.30GPa、2.11±0.07MPa·m~(1/2)、2.40±0.07,其综合力学性能明显高于纯HA陶瓷以及常压烧结法制备的复合材料,弯曲强度和断裂韧性能够符合人体密质骨的临床使用要求。本课题制备的C-Si-Al_2O_3-nHA-CF增强体和CF/C-Si-Al_2O_3-nHA/HA生物复合材料具有优异的生物力学相容性,为拓展CF强韧HA基生物复合材料在人体承重部位的临床应用奠定了理论基础,在骨缺损修复生物医用材料领域具有很大应用价值。

 

66、对称型可控降解锌镁功能梯度生物材料的设计制备及其性能研究

【作者】张亚凯 

【机构】太原理工大学

【文献出处】《太原理工大学》 2019年硕士论文

【摘要】基于优异的生物相容性和可降解性,锌合金及镁合金将有望作为医用材料用于制备各种骨组织修复及植入材料。但因镁及镁合金在生理环境中降解速率太快,损伤的骨组织在尚未完全愈合之前镁合金就会发生严重降解,从而导致使植入失败。而金属锌虽具有适宜的降解速率,但其力学强度低,也不能满足临床需求。针对上述问题,本课题基于理想可降解生物材料力学性能与降解速率的关系,从仿生学角度出发,提出采用真空放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering,SPS)技术制备对称型的可控降解的锌镁功能梯度生物材料(Functionally Gradient Bio-materials,FGB),以期达到与骨组织力学性能以及愈合周期相匹配的目的。通过材料成分优化设计,成功制备出单层Zn-xMg(x=10,30,60,90)及多层可控降解的锌镁FGB材料。着重分析了各种材料的微观组织、相组成、界面行为及其力学性能和耐腐蚀性能等,最后对其生物相容性进行了评价。研究结果如下:1、制备出的Zn-xMg合金材料中存在一种以Mg颗粒为核,金属间化合物MgZn_2为壳的独特的核壳结构。并且随着Mg含量的增加这种核壳结构单元体数量也在增加,最终形成了4种不同形貌的锌镁合金。对Zn-xMg合金的宏观力学性能检测发现随合金中核壳结构的增多,Zn-xMg合金的各项力学性能均有所提高。其中具有连续网络状核壳结构的Zn-60Mg合金的强度(239MPa)和塑性(8.03%)均达到最大,强度和塑性有良好的协同效应。2、通过对Zn-xMg合金在SBF溶液中的浸泡腐蚀试验发现,随着Mg含量的增加,Zn-xMg合金在七天内的腐蚀速率从小到大依次为:Zn-10Mg﹤Zn-30Mg﹤Zn-60Mg﹤Zn-90Mg。并且Zn-10Mg合金在30天内的腐蚀速率仅为0.26mm/a,其降解性能完全符合可植入金属材料的降解性能要求(小于0.5mm/a)。此外对合金的细胞相容性进行评价,发现Zn-xMg合金浸提液几乎没有细胞毒性,表明其具有良好的细胞相容性。3、综合考虑单层Zn-xMg合金的腐蚀速率和力学性能设计了不同层数的Zn-Mg对称型梯度功能材料。结果表明,与单层合金相比,Zn-Mg梯度材料的抗压、抗弯强度的最大值分别提高了126%和41%。且随着梯度层数的增加,FGB试样的强度也在增加,7层FGB材料的抗弯、抗压强度达到最大分别为261MPa和114MPa。此外,通过对FGB材料截面在模拟体液中的浸泡腐蚀发现,FGB材料具备了梯度渐变且可控降解的功能。因此,Zn-Mg FGB有望成为一种可控降解的金属植入材料。

 

67、聚醚酮酮/羟基磷灰石复合植入物的力学性能与生物活性

【作者】杨雪勤  吴健  厉从雷  包黎凤  马忠实  宣正伟  张骁骅  张祥成  

【机构】 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 苏州祥成医用材料科技有限公司 东华大学纺织科技创新中心

【文献出处】《功能高分子学报》 2019年05期

【摘要】聚芳醚酮材料因其优良的热稳定性与力学性能、良好的生物相容性和射线可透性,已经广泛地应用于创伤、脊柱和颅颌面修复等生物医用领域。在这类聚合物中,聚醚酮酮(PEKK)的热稳定性和机械强度更优良,其分子链中的双酮基结构使其更适用于化学改性,进而可大幅度地提升其临床应用潜力。本文以羟基磷灰石(HA)为基底,通过原位聚合的方法合成PEKK,从而制备PEKK/HA复合材料。复合材料中HA的质量分数达到50%以上,并在PEKK中均匀分布,从而显著增加了PEKK与HA的界面结合。实验结果表明,该复合材料不仅表现出优异的力学性能(模量15.6 GPa,硬度570 MPa),其生物相容性也大幅改善(表面接触角60°,优于钛合金;细胞增殖率较纯PEKK提高了28%),综合性能更加匹配动物骨骼。

 

 

68、镁基表面纳米棒状HA/封孔MgO涂层的制备及其细胞与骨整合响应研究

【作者】李博

【机构】西安交通大学

【文献出处】《西安交通大学》2018博士论文

【摘要】镁及其合金作为第三代具有可降解功能的硬组织替代类生物医用材料已经得到广泛的关注和研究。镁合金具有与自然骨相近的弹性模量和较为优异的力学性能,并且能够在体内自行降解,对人体无毒副作用。然而限制镁合金在临床上应用的主要障碍是其在含有大量氯离子的生理环境中降解过快,导致过量氢气的产生和周围体液过度碱化,阻碍了骨修复过程,并且过快的降解会使其过早的失去力学完整性,无法在骨折区域愈合时间内提供足够的力学支撑,导致植入失败。为了提高镁合金的耐蚀性,保持长时间力学完整,并且同时提高其生物相容性,加速骨修复,本文采用微弧氧化(MAO)和水热处理(HT)两步法,在镁基表面构建了纳米棒状羟基磷灰石(HA/封孔MgO”双层结构涂层(HT24h,其中外层为棒间距<70nmHA纳米棒阵列,内层由HA纳米棒和MgOH2纳米片封孔的MgO构成,HA直接生长于MgO表面,MgOH2只是环绕在其周围。本论文主要研究了HA纳米棒的形成机制,并以MAO制备的多孔MgO涂层(MAO0)及其经短时水热处理制备的MgOH2纳米片封孔MgO涂层(HT2h)为对照,研究了各涂层在类体液0-90天浸泡过程中结构和结合完整性的衍化以及各样品力学完整性的保持情况,考察了MAO0HT2hHT24h三种涂层对成骨细胞粘附增殖、分化、细胞外基质矿化和体内骨整合的调控作用。随后,改进了MAO-HT复合法,通过改变水热溶液成分,缩短了HA纳米棒形成时间并消除了MgOH2,在镁基表面制备了由“HA纳米棒阵列/HA纳米棒封孔MgO”构成的双层结构涂层(HT5h,初步探索了其结合强度,耐蚀性和细胞相容性。所取得的主要成果如下:1)HT24h涂层外表面HA纳米棒阵列形成机制如下:MAO形成的多孔MgO接触水热溶液时通过MgO+H2O→MgOH2化学反应在其表面以及内部孔洞中形成MgOH2纳米片。与此同时,存在于MgO层中的Ca2+PO43-在水热过程中逐渐向表层迁移,当其浓度相对于HA来说达到过饱和状态时,将结合水热溶液中的羟基基团,形成HA晶核,并且随着水热时间的延长,HA晶核逐渐生长成为纳米棒。在此过程中,内层MgO中所含Ca2+主要参与了HA的形核过程,而水热溶液中热解离出来的Ca2+对其核长大起到了主导作用。2)通过对MAO0HT2hHT24h涂层在生理盐水中浸泡0-90天过程中结构完整性的衍化,揭示了各涂层在浸泡过程中主要是由于降解而非剥落导致减薄,并且涂层中物相的不同将导致降解速率的不同:MAO0HT2h涂层主要由MgO构成,在浸泡过程中降解较快;HT24h涂层表面覆盖有纳米棒状HA,保护内层MgO只是向MgOH2发生了转化抑制其过快降解,使涂层保持较长时间的结构完整。三种涂层浸泡后结合完整性的变化表明:由于MAO0HT2h涂层的结构完整性遭到破坏使其结合完整性出现了大幅度下降,并且在临界载荷下的起始剥落位置由原来MgO层内部转变为涂层/镁基体界面或浸泡转化而来的MgOH2MgO之间;相比于MAO0HT2h涂层,HT24h涂层能够保持更长时间的结合完整性,但是在临界载荷下的剥落位置由原来的MgO层内部转变为上部的HA纳米棒层与发生转化的MgO层之间。由于HT24h涂层能够保持较好的结构和结合完整性,从而使样品保持更长时间的力学完整。3)相比于MAO0HT2h涂层,HT24h涂层能够显著提高成骨细胞分化和细胞外基质矿化。究其原因,一方面是由于纳米棒状HA构形化涂层对镁基体的保护优于其他两种涂层,减弱了氢气释放以及对周围培养基的碱化作用,为细胞存活提供了适宜的环境;另一方面则是由于纳米棒状HA构形化涂层对成骨细胞内Ca2+浓度的上调和胞内Mg2+浓度的下调作用。兔股骨内植入8周后的结果表明,纳米棒状HA构形化涂层植入体周围的新骨生成量、新骨与植入体接触率、推出力均显著高于MAO0HT2h涂层植入体,呈现高的骨整合能力。通过分析植入体推出破断表面的微观结构,揭示了纳米棒状HA构形化涂层与新生骨之间的结合方式:HA纳米棒能够显著促进成骨细胞分泌骨唾液蛋白和骨桥蛋白等非胶原骨基质蛋白;这些骨基质蛋白将HA纳米棒包裹,进而矿化形成黏合线;随后成骨细胞分泌的胶原纤维将覆盖黏合线并通过自身矿化形成新骨基质。由于黏合线对HA纳米棒的包裹和覆盖,形成一种机械铆合或化学结合,从而在材料与新骨界面处形成了一种稳定的较强的结合。正是由于这种骨-材料界面强结合的存在,在植入体被从股骨推出的过程中,纳米棒状HA构形化涂层植入体破断位置主要位于其周围新生骨内部,而非涂层内部或涂层/镁基体界面。4)通过改进“MAO-HT”复合法制备的HT5h涂层拥有较高的结合强度,并且相比于MAO0涂层,HT5h涂层具有更好的耐蚀性,能够为基体提供更好的保护,能够显著提高成骨细胞线粒体活力以及粘附和增殖。

 

69、锰离子对血管平滑肌细胞的影响研究

【作者】 黄在兴 刘伟松 闫旗旗 王波 李黎明 

【机构】 东北大学生命科学与健康学院生物技术研究所 

【文献出处】《广东化工》2018 第9

【摘要】随着医疗技术的发展,医用生物材料渐渐普及,生物材料在人体内可以替代原组织或器官发挥功能,在人体内环境的作用下金属器材内部的元素以离子的方式溶出,会对临近的细胞造成活性影响。本文将利用平滑肌细胞作为研究对象,通过CCK-8细胞活性实验、细胞划痕修复实验、Transwell小室实验和吉姆萨染色等实验研究锰离子对细胞增殖能力和迁移能力等细胞活性的影响。

 

70、紫杉醇-改性壳聚糖缓释膜制备,性质及抑制兔胆管瘢痕的实验研究

【作者】王滔

【机构】昆明医科大学

【文献出处】《昆明医科大学》 2018年博士论文

【摘要】目的:良性胆管狭窄是指由胆管损伤后组织过度修复所致的胆管腔瘢痕性狭窄,其具体形成机制至今仍未完全明了。临床上对良性胆管狭窄的治疗方法众多,外科手术仍是治疗的金标准,但胆道修复术后仍可继发狭窄,引发梗阻性黄疸、胆汁淤积性肝硬化及难以矫治的并发症,最终将威胁患者的生命。目前发现,紫杉醇不仅可用于临床多种肿瘤的治疗,还在支架治疗冠状动脉狭窄、硬皮病及预防青光眼术后疤痕形成等方面疗效肯定。但因紫杉醇水溶性差及助溶剂毒副作用等缺点,限制了紫杉醇的临床推广和应用。因此开发新的药物输送系统和改进给药方式,以提高效率、避免不良反应,已成为药物缓释领域的研究热点。壳聚糖及其衍生物具有良好的生物相容性,降解性、无毒性、其代谢产物对人体无害及成膜性等生物学性质,已在化工、材料及医药等领域有广泛的研究和应用。本论文以改性壳聚糖衍生物共价连接药物紫杉醇,制备紫杉醇-N-琥珀酰羟乙基壳聚糖缓释膜片,研究其理化及生物学性质,评价其作为手术植入物的可行性。进一步研究缓释膜对动物胆管狭窄形成的影响,以求为良性胆管狭窄的防治提供理想的缓释材料和新的措施。方法:1、将壳聚糖原料进行改性修饰,制备和纯化出羟乙基壳聚糖,对其脱乙酰度、分子量、元素组成和羟乙基结合率等结构参数进行检测,同时应用红外光谱、核磁共振氢谱对其结构进行表征,并检测其水分、灰分、pH、粘度、电导率、蛋白含量、重金属含量等理化性质。2、进行N-琥珀酰羟乙基壳聚糖的制备和纯化,对其结构参数(琥珀酰化度)进行检测,同时用红外光谱、核磁共振氢谱对其结构进行表征。3、制备不同交联比例的紫杉醇-N-琥珀酰羟乙基壳聚糖缓释膜,红外光谱、核磁共振氢谱表征其结构,计算理论载药量、并进行缓释膜及载体的吸水率和溶胀比检测,通过细胞毒性、皮肤刺激性、生物降解性及生物相容性实验系统评价缓释膜及载体的安全性。4、应用高效液相色谱研究不同交联比例缓释膜的体外药物缓释性能。5、制作兔良性胆管狭窄的动物模型,用药物缓释膜干预该模型,检测肝功能、行大体观察、胆管组织HE、Masson染色、免疫组化检测α-SMA、Ⅰ、Ⅲ型胶原等表达情况并评分,综合评价其对兔良性胆管狭窄形成的抑制作用。结果:1、所制备的羟乙基壳聚糖分子结构及理化质量指标均达到要求。2、成功将紫杉醇共价接枝到N-琥珀酰羟乙基壳聚糖上,并制作出不同交联比例的药物缓释膜片,其理论载药量为80μg/cm2。3、药物缓释膜及载体无明显细胞毒性、无皮肤刺激性、具有良好的体内降解性和组织相容性,该膜片具备医用级生物材料植入体内的安全性。4、药物缓释膜在体外PBS溶液中,具有一定的释放性能,且随着交联程度的增加、药物释放速率减慢。5、成功制作兔良性胆管狭窄模型,药物缓释膜植入干预后,不引起肝功能变化及胆管扩张,组织病理较对照组变化明显,α-SMA、胶原等指标均降低,具有抑制良性胆管狭窄形成的作用。结论:成功制备化学结合的紫杉醇-N-琥珀酰羟乙基壳聚糖载药膜片,其化学结构通过了红外光谱及核磁共振氢谱表征。载药膜片及载体理化性质、生物学性质优良,说明将其体内植入具有可行性及安全性。不同交联度的药物缓释膜,体外释放性能存在差异。药物缓释膜具有一定抑制兔良性胆管狭窄的作用。

 

71、皮质骨的多级结构与韧化机制研究进展

【作者】许灿李明清王成功李康华刘华

【机构】中南大学湘雅医院骨科足踝外科 中南大学骨科研究所

【文献出处】《医用生物力学》 2018年03期

【摘要】人体皮质骨是一种主要由胶原蛋白和矿化羟基磷灰石晶体共同构成的生物复合材料,它既具备了高强度、刚度和断裂韧性,同时又具有耐受损伤和自我修复的能力。在长期的进化过程中,骨组织具备了满足其功能需求的生物力学强韧性,其强韧性机制存在于多级结构的各个层面。通过综述皮质骨的多级结构和各层级强韧机制的研究进展,将增强人们对老龄化骨质疏松诊断、预防和治疗以及各种骨病病理机制的认识。

 

72、新型刺激响应聚合物的设计与应用研究

【作者】王有朋  

【机构】陕西师范大学

【文献出处】《陕西师范大学》 2018年博士论文

【摘要】在许多应用领域,聚合物材料都被要求对特定的刺激做出响应。刺激响应聚合物能展示这种特殊的行为,在外部环境如温度、光、电场、超声、溶剂、离子、pH值等环境发生改变时,刺激响应聚合物可显著改变它们的性质,如溶解性、外部形状、强度和透明度等。例如,双亲聚合物可以在水中自组装形成胶束:疏水部分形成的内核结构提供足够的空间用来包覆各种疏水性药物,亲水链段形成的外壳保护胶束在水中稳定存在。受到外部刺激时,负载于胶束核内的药物分子得到释放,双亲聚合物胶束拥有的这种特性使其作为药物载体在医用领域得到广泛应用。同时,寻求简便、高效的刺激方式是刺激响应聚合物的研究热点,光、超声、温度作为这类刺激得到广泛应用。例如,聚合物的超声释药过程可通过超声的强度、频率、刺激时间等来控制。另一方面,具有形状记忆聚合物近年来被广泛研究,这类聚合物可通过一定手段获得临时形状,并在外部刺激下(如热、蒸汽等)回复到初始形状。研究兼具自修复和形状记忆性能的聚合物材料为该领域的热点之一。因此,本论文的研究主旨是探讨不同刺激方式下的聚合物响应行为,主要分为两类:一是制备不同类型药物输送载体,研究它们在不同刺激方式下的响应性和药物释放行为,包括光响应双亲聚合物胶束和超声刺激下水凝胶响应和释药行为;二是制备具有形状记忆和自修复功能的两性离子聚合物。具体研究内容如下:第一部分研究工作讨论双亲聚合物胶束在紫外光和近红外光下的双光响应行为研究。设计、制备的双亲聚合物P(NVP-co-NHPM)在水中自组装形成稳定的胶束溶液,疏水链段中N-O键在光照下发生断裂并导致胶束解离,负载的疏水药物得以释放。通过动态光散射(DLS)、紫外吸收光谱、荧光光谱、透射电镜和原子力显微镜等检测手段跟踪了双亲聚合物胶束的光响应行为,结果表明聚合物胶束在310 nm紫外光照射下可发生解离,胶束溶液的透过率、平均粒径和紫外特征吸收峰强度等参数表现出规律变化,且聚合物胶束的解离程度随光照强度和时间的增加而提高:聚合物胶束在0.15、0.27和0.41 mW cm-2三种不同强度下光照511 min后,透过率由83%分别增大到95%,98%和99%。同时,以尼罗红(NR)作为疏水药物模型负载胶束核内,光照反应真正实现聚合物胶束可控解离和可控释放。另一方面,利用光转换纳米粒子将近红外光转换为紫外或可见光的能力,在聚合物胶束内负载光转换纳米粒子(NaLuF4:Gd/Yb/Tm)后,成功实现了胶束在近红外光下的光响应解离与药物释放。这种新颖的产酸剂型双亲聚合物胶束能实现双光响应性,研究成果对于刺激响应双亲聚合物在载药控释领域的应用具有一定推动作用。在论文第二部分内容中,我们采用新颖、简单的方法制备了一种负载疏水药物的PVA水凝胶,这种水凝胶在超声波作用下可有效释放疏水药物。将溶解疏水药物的硅油与和PVA水溶液混合,基于冷冻解冻法获得物理水凝胶。采用尼罗红为疏水药物模型,通过荧光显微镜发现这种水凝胶具有良好的结构稳定性,硅油在水凝胶基质中以微小的液滴形式分散,即使在五周以后也看不到相分离或液滴团聚的现象。水凝胶的机械性能随着硅油含量增加而相应增大,说明硅油不仅可用作药物载体来封装疏水性药物,还可与PVA链疏水界面上的强吸附力。以水凝胶冷冻时间、水凝胶水含量、超声强度、超声脉冲时间和超声介质等因素考察超声控制下布洛芬的释放行为。通过机理研究,我们发现超声热效应会加速药物释放,但超声机械效应是水凝胶药物释放的主要原因。本研究以简单方法制备的负载疏水药物的水凝胶在超声辐照下具有很好的药物释放功能,物理交联方法避免了化学交联试剂可能的毒性,研究成果拓宽了疏水药物在水凝胶体系释放的应用,适用于其它水凝胶体系。在第三部分工作内容中,通过磺酸甜菜碱单体(SBMA)和2,3-二羟基甲基丙烯酸丙酯(GMMA)共聚得到双网络两性离子聚合物。硼酯的化学交联作为永久网络保持聚合物膜的原始形状,而离子静电作用作为可逆开关使该聚合物膜展示了热致型形状记忆材料特征。通过改变温度和盐离子含量考察两性离子聚合物膜的形状记忆变化特征,结果表明,温度越高,聚合物膜的形状固定率和回复率越高;增大盐离子含量使形状记忆功能减弱,这与盐离子在两性离子聚合物中表现出典型的“反聚电解质”行为有关。另一方面,两性离子膜材料在受损下表现出良好的自修复性能,研究表明,小分子盐可以屏蔽和破坏两性离子的链间作用,使自修复性能减弱。在应用方面,两性离子聚合物材料在不同氯化钠含量下表现出优异的抗蛋白吸附性,制备的仿生敷贴材料在水蒸气刺激下也有很好的应用价值。本研究制备的两性离子聚合物将优异的抗污染性与形状记忆、自修复功能结合,在生物医学有一定的应用价值。