水凝胶在生物医学领域的应用

水凝胶在生物医学领域的应用

水凝胶是生物材料研究的主要课题之一。水凝胶是一种三维聚合物网络,由于其结构中存在亲水基团,能够吸收体内大量的水或生物液体。

根据聚合物的类型,水凝胶可分为两类:天然水凝胶和合成水凝胶。天然聚合物包括多糖及其蛋白质,广泛用作释放物质的载体。临床应用中使用的天然水凝胶包括藻酸盐、胶原蛋白、明胶和纤维蛋白。合成水凝胶是疏水性的。在机械结构和化学成分方面,它们优于天然水凝胶。这些聚合物包括聚丙烯酰胺及其衍生物、聚乙烯醇和聚乙二醇(PEG)PEG 是常用的聚合物之一,用于各种医疗应用中的合成氢化,例如药物输送、组织工程、骨假体和伤口敷料。合成水凝胶因其生物相容性、不刺激免疫系统和抗蛋白质吸附等特性而被用于各种医疗应用。

水凝胶在生物医学中的应用

用于组织工程的水凝胶

高水合聚合物网络的水凝胶与ECM类似,在组织工程和再生医学应用中引起了广泛关注。它们可以用作空间填充剂、生物活性物质的输送载体或组织细胞并提供刺激以确保所需组织发育的三维结构。迄今为止,源自天然或合成聚合物的各种类型的水凝胶已被用于重建有缺陷的皮质骨关节或关节软骨组织。

水凝胶在生物医学领域的应用
用于组织工程的水凝胶

用于伤口敷料的水凝胶

水凝胶广泛用作清创剂、湿润敷料和伤口护理的糊剂成分。然而,它们不需要更多的伤口液体即可变成凝胶,并且适合干伤口。

水凝胶所谓的“水分供体”功能有助于自溶清创,增加胶原酶的产生和坏死伤口的水分含量。它们可以通过交联聚合物链的扩展吸收并保留凝胶中受污染的渗出液,从而隔离液体中的细菌、碎片和气味分子。它们的高含水量使得蒸汽和氧气能够传输到伤口,例如压疮、腿部溃疡、手术和坏死伤口、撕裂伤和烧伤。由于其冷却和保湿作用,它们似乎在单独或与其他产品结合使用的紧急烧伤治疗中发挥着重要作用。水凝胶敷料也用于肉芽空洞伤口。无定形凝胶通常每天重新涂抹,而片状水凝胶通常每周更换 2-3 次。


产品 主要成分 主要特征
Granugel® (ConvaTec) 果胶、羧甲基纤维素和丙二醇 透明粘性水凝胶,用于处理部分和全层伤口,可用作干腔伤口的填充剂,以提供湿润的愈合环境
Intrasite Gel®(Smith & Nephew) 改性羧甲基纤维素(2.3%)和丙二醇(20%) 用于浅层和深部开放性伤口的非晶态无菌水凝胶敷料
Purilon Gel®(康乐保) 羧甲基纤维素钠和90%以上的水 与二次敷料一起用于坏死和腐肉伤口以及一级和二级烧伤
Aquaflo™(柯惠医疗) 聚乙二醇和丙二醇 它具有圆盘形状,可最大限度地覆盖伤口并有助于填充浅腔。半透明凝胶可让伤口可视化
Woundtab®(第一水) 磺化共聚物、羧甲基纤维素、甘油和水 该敷料含有超吸收性聚合物凝胶,能够吸收细菌并将其保留在其结构中。它被描述为慢性伤口的伤口“启动”贴片,也可用作辅助吸收剂













Table.作为伤口敷料的水凝胶和水凝胶片的示例。

用于药物输送的水凝胶

为了递送药物,水凝胶的多孔结构可以提供载药基质,同时保护药物免受恶劣环境的影响。此外,可以通过改变凝胶基质的交联密度来控制这种孔隙率。释放速率是药物载体的另一个重要参数,主要取决于分子通过凝胶网络的扩散系数,也可以根据具体要求进行调整。通过设计水凝胶的某些化学和物理结构,可以获得生物相容性和生物可降解性。所有这些特性赋予水凝胶药物输送巨大的潜力。

用于药物输送的水凝胶的成功例子之一是 Cervidil®,这是一种用于宫颈成熟的阴道插入物,自 1995 年以来一直在市场上销售。这种控释制剂已被用于在或接近分娩的患者中引产或引产。交货时间。每个插入物在 271 毫克交联聚环氧乙烷/聚氨酯聚合物中含有 10 毫克地诺前列酮(前列腺素 E2 或 PGE2),在 12 小时内以大约 0.3 毫克/小时的速度输送。当放置在潮湿的阴道环境中时,水凝胶膨胀会触发药物释放。

水凝胶在生物医学领域的应用
通过储库系统中的水凝胶膜释放药物的方案。

水凝胶广泛存在于日常产品中,但其潜力尚未得到充分开发。这些材料在隐形眼镜、卫生用品和伤口敷料市场中发挥了良好的作用,但在组织工程和药物输送方面的商用水凝胶产品仍然有限。人们已经设计和研究了许多基于水凝胶的药物输送装置和支架,预计这两个领域将取得更多进展。在药物递送和组织工程中使用水凝胶的商业产品有限,在一定程度上与其高生产成本有关。

polysciences 聚(二烯丙基二甲基氯化铵)简介

polysciences 聚(二烯丙基二甲基氯化铵)简介

聚(二烯丙基二甲基氯化铵)[Mw ~ 8,500],28 wt. % H 2 O

CAS 编号:

26062-79-3

产品概述

水溶性阳离子聚合物。即用型水溶液形式具有高阳离子电荷密度。材料是季铵化环胺,以季胺氯化物形式提供。

改性表面和提供阳离子特性的能力允许使用者选择性地将带负电的官能团吸引到涂覆表面或溶解的水溶性阳离子聚合物上。

此功能在以下类型的应用程序中非常有用:

  • 通过螯合去除重金属

  • 促进溶解固体的沉淀或絮凝

  • 赋予抗静电性能

  • 添加抗菌特性

  • 染料或油墨的结合

  • 阴离子颜料结合

  • 脱色剂

  • 与醛结合

  • 对金属表面的腐蚀抑制

  • 用于连接功能化聚合物系统的聚合物桥接 水中固体含量 28% 有多种分子量范围可供选择。

dendritech 产品介绍

dendritech 产品介绍

Dendritech 生产和销售多代乙二胺核聚酰胺胺 (PAMAM) 树枝状聚合物,具有多个诊断或技术级别的表面官能团。  工业级树枝状聚合物专为更大规模的应用而设计,包含更高水平的联产品,例如二聚体和更低的代数。  由于 PAMAM 树枝状聚合物是高粘度油,难以作为纯聚合物处理,因此它们以甲醇或水溶液形式提供。我们目前销售具有以下表面官能团的 PAMAM 树枝状聚合物: (a) 伯胺 – G0 G10 (b) 羟基 – G2 G7 (c) 羧酸钠盐 – G0.5 G7.5(表示为半代) (d) C12 疏水基 G2 G4-NH2 (e) ) 工业级 – G0 G2(可提供更高版本;请咨询) (f) 混合胺/羟基表面 – G2 G6(仅作为特殊订单提供) (g) 琥珀酸 – G(2) G(6)

定制合成 Dendritech 欢迎询问定制树枝状化合物以满足您的应用需求。 20 多年来,我们一直提供经过专门修改的 PAMAM 树枝状聚合物研究样品,其中许多样品已商业化。 Dendritech 可以在我们的实验室和工厂设施中生产研究数量和后续商业数量。这种专有的内部能力可确保根据您的需求精确定制的 PAMAM 树枝状大分子顺利商业化。  工业级树枝状聚合物 Dendritech 在商业上提供 G0 至 G2 PAMAM 树枝状聚合物的技术等级。这些产品将 PAMAM 树枝状聚合物的高性能与大大提高的经济性结合在一起,面向非生物医学(工业)应用。商业级产品还提供定制表面,以满足特定客户的性能需求。通过现场制造大规模生产树枝状聚合物的能力是 Dendritech 的优势如果储存在 5 摄氏度或以下,我们所有的 PAMAM Dendrimer 产品的保质期为自生产之日起两年。



 PAMAM 树枝状聚合物 G0-NH2

PAMAM 树枝状聚合物 G1-NH2 

PAMAM 树枝状聚合物 G2-NH2 

PAMAM 树枝状聚合物 G3-NH2

PAMAM 树枝状聚合物 G4-NH2 

PAMAM 树枝状聚合物 G5-NH2 

PAMAM 树枝状聚合物 G6-NH2 

PAMAM 树枝状聚合物 G7-NH2 

PAMAM 树枝状聚合物 G8-NH2

PAMAM 树枝状聚合物 G9-NH2 

PAMAM 树枝状聚合物 G10-NH2 

PAMAM 树枝状聚合物 G0.5 羧酸钠盐 

PAMAM 树枝状聚合物 G1.5 羧酸钠盐 

PAMAM 树枝状聚合物 G2.5 羧酸钠盐

PAMAM 树枝状聚合物 G3.5 羧酸钠盐 

PAMAM 树枝状聚合物 G4.5 羧酸钠盐 

PAMAM 树枝状聚合物 G5.5 羧酸钠盐 

PAMAM 树枝状聚合物 G6.5 羧酸钠盐 

PAMAM 树枝状聚合物 G7.5 羧酸钠 

PAMAM 树枝状聚合物 G2-OH

PAMAM 树枝状聚合物 G3-OH 

PAMAM 树枝状聚合物 G4-OH 

PAMAM 树枝状聚合物 G5-OH 

PAMAM 树枝状聚合物 G6-OH

PAMAM 树枝状聚合物 G7-OH 

PAMAM 树枝状聚合物 G2-25% C12 疏水物- 

PAMAM 树枝状聚合物 G2-50% C12 疏水物- 

PAMAM 树枝状聚合物 G3-25% C12 疏水物- 

PAMAM 树枝状聚合物 G3-50% C12 疏水物- 

PAMAM 树枝状聚合物 G4-25% C12 疏水物- 

PAMAM 树枝状聚合物 G4-50% C12 疏水物- 

PAMAM 树枝状聚合物琥珀酸表面 – G(x.0)-SA 

PAMAM Dendrimer G2-SA 琥珀酸 

PAMAM Dendrimer G3-SA 琥珀酸 

PAMAM Dendrimer G4-SA 琥珀酸 

PAMAM Dendrimer G5-SA 琥珀酸 

PAMAM Dendrimer G6-SA 琥珀酸 

合成聚合物纳米盘详细介绍

合成聚合物纳米盘详细介绍

合成纳米盘是小圆盘形结构,由通过合成聚合物环结合在一起的细胞膜磷脂组成。它们提供了细胞膜中天然膜蛋白环境的移动,几乎相同的拷贝。因此,它们规避了增溶去垢剂的问题,使我们能够稳定和分离处于活性状态的膜蛋白,以进行进一步的科学研究。

有几种不同的聚合物可用于制造合成纳米盘。每个都有自己的优点和缺点

DIBMA 

SMA

AASTY

AMPHIPOL

合成聚合物如何形成膜蛋白的纳米盘?

细胞膜为我们最重要的蛋白质组之一:膜蛋白质组提供了环境。它们分为外周蛋白和整型蛋白,都具有某种疏水性,阻碍了正常条件下的溶解。

问题在于,当这些疏水区域与水或其他亲水介质接触时,膜蛋白的3D结构会崩溃,从而失去其功能。

为了避免这种情况发生,蛋白质科学家传统上使用洗涤剂来掩盖膜蛋白质的脆弱部分。但是基于洗涤剂的方法也有其自身的一系列问题,例如耗时的筛选过程或3D结构干扰。

然而,合成聚合物能够从其单体中形成聚合物链,插入到所需膜蛋白周围的细胞膜中(参见 无花果。2,顶部的红色线)。就像饼干切割机一样,膜蛋白从膜中溶解,聚合物使膜蛋白在新形成的纳米盘中保持稳定。

相应的亲和色谱步骤可以精确分离稳定的目标蛋白并进行进一步的科学分析。

DIBMA :DIBMA是二异丁烯-马来酸的缩写。它形成的合成纳米盘被称为“DIBMA-脂质-颗粒”,简称DIBMALP。它与此处介绍的所有其他聚合物共享相同的协议。

为什么要选择DIBMA?

DIBMA比SMA和AASTY有一个关键优势。通过比较图4和图7可以看出,DIBMA缺少其他两种聚合物具有的芳香环。这有很大的意义。

与SMA和AASTY相比,DIBMA不吸收波长为280nm的光。这一点至关重要,因为该波长也用于通过吸光度测量进行蛋白质定量。SMA和AASTY纳米盘不能用于此目的,因为它们的芳香环会扭曲蛋白质定量的测量结果。

为什么不应该使用DIBMA?

对DIBMA的最大反驳是,与SMA和AASTY相比,它的溶解率可能更低。这意味着(平均)DIBMA纳米盘 – 也称为DIBMALP – 导致比其他合成聚合物更少的稳定膜蛋白。

但是,这只是一个经验法则。与其他聚合物相比,一些蛋白质确实以更高的速率溶解DIBMA。另一个原因 筛分 将永远保持重要。

DIBMA与洗涤剂的比较

长期以来,膜蛋白背后的科学依赖于去垢剂进行增溶和稳定。然而,DDM或LMNG等洗涤剂也存在一系列问题。可以避免对正确洗涤剂进行耗时的筛选过程,并且需要不断将其添加到所有缓冲液中。但这适用于所有合成纳米盘。

图5显示了使用DDM洗涤剂的DIBMALP和相同构建体之间稳定目标膜蛋白的量。可以清楚地看到,DDM在所需的kDA值约为40-60 kDa时具有更少的特定频段。

为什么不应该使用DIBMA?

对DIBMA的最大反驳是,与SMA和AASTY相比,它的溶解率可能更低。这意味着(平均)DIBMA纳米盘 – 也称为DIBMALP – 导致比其他合成聚合物更少的稳定膜蛋白。

但是,这只是一个经验法则。与其他聚合物相比,一些蛋白质确实以更高的速率溶解DIBMA。另一个原因 筛分 将永远保持重要。

DIBMA与洗涤剂的比较

长期以来,膜蛋白背后的科学依赖于去垢剂进行增溶和稳定。然而,DDM或LMNG等洗涤剂也存在一系列问题。可以避免对正确洗涤剂进行耗时的筛选过程,并且需要不断将其添加到所有缓冲液中。但这适用于所有合成纳米盘。

使用DDM洗涤剂的DIBMALP和相同构建体之间稳定目标膜蛋白的量。可以清楚地看到,DDM在所需的kDA值约为40-60 kDa时具有更少的特定频段。



DIBMA 的类型

有不同类型的DIBMA需要区分。
  • 不同的缓冲 DIBMAS – TRIS 或 HEPES 缓冲液

  • 不同长度的 DIBMA – DIBMA 10 和 12 构建不同的大型聚合物链

  • 不同电荷的DIBMAS-使DIBMAS对二价阳离子的耐受性更高 甘油和氨基葡萄糖基团已连接到原始DIBMA结构上

合成聚合物纳米盘详细介绍

SMA是苯乙烯马来酸酐的缩写。它形成的合成纳米盘被称为“SMA-脂质-颗粒”,简称SMALP。

为什么要选择SMA?

SMA是用于制造合成聚合物的时间最长的聚合物。因此,SMA拥有成功溶解膜蛋白的最佳成熟数据库。足以催生自己的科学界, SMALP 网络。

与DIBMA相比,SMA具有更高的膜蛋白溶解率。这意味着,与DIBMALP相比,使用SMALP可以获得更多的膜蛋白。

为什么不应该选择SMA?

如图7所示,SMA含有芳香环。这导致SMA吸收波长为280nm的光。该波长通常用于定量蛋白质。因此,由SMALP溶解的膜蛋白不能以这种方式定量,因为SMALP会扭曲测量。 迪布马 没有这个问题。

合成聚合物纳米盘详细介绍

AASTY

聚(丙烯酸-共苯乙烯),AASTY,或SAA,是由丙烯酸和苯乙烯组成的高度交替的共聚物。


AASTY非常适合天然脂质纳米盘,可有效从哺乳动物、细菌和酵母系统中提取膜蛋白(1,2)。AASTY在天然纳米盘制备中的使用是由Anton Autzen博士和Henriette Autzen博士与斯坦福大学的Appel研究小组和加州大学旧金山分校的Yifan Cheng实验室合作开发的。

为什么要使用AASTY

苯乙烯和丙烯酸的反应性比允许共聚物中高度交替的单体序列(1)。这意味着它们比不均匀的共聚物更均匀,并且可能更有效。

多余的AASTY共聚物可以在纳米盘形成后通过透析去除(3)。这是因为聚合物分子量分布的分散性低,分子量在用于合成AASTY的可逆加成-破碎链转移反应中得到高度控制。图 9 对此进行了说明。

为什么不使用AASTY

使用阴离子共聚物时的主要挑战之一是它们对二价阳离子的敏感性:过高的二价阳离子浓度会导致共聚物沉淀,从而丧失功能。作为一种阴离子共聚物,AASTY对二价阳离子敏感。这种灵敏度取决于共聚物中的丙烯酸含量,可以通过添加越来越多的盐(如KCl和NaCl)来进一步降低(3)。AASTY共聚物可耐受更高浓度的镁2+ 比卡2+,无论是在纳米盘中还是在没有脂质的情况下.


AMPHIPOLS

AMPHIPOLS是“两亲聚合物”的缩写。


两栖酚可以看作是使用聚合物进行膜蛋白稳定的第一个重大成功。他们第一次提到这种用途来自 特里贝特等人,1996年。 当时,两栖酚是稳定膜蛋白的洗涤剂的替代品。但是片栖动物的不断发展导致了所谓的 超溶质™两栖动物。如前所述,两栖动物的历史可以追溯到1996年。当时,两栖动物只能稳定膜蛋白,但不能溶解膜蛋白。这第一个任务仍然需要用洗涤剂来完成,类似于 MSP 纳米盘.但最近的发展改变了这种状况。新型Ultrasolute™ Amphipols以快速简便的方式结合了这两个步骤,可与我们的其他合成聚合物相媲美。

为什么要使用超溶™两栖动物?

两栖聚合物结合了其他合成纳米盘聚合物的两个优点。首先,它们对膜蛋白的增溶效率至少与SMA相当。同时,与SMA相比,它在280nm波长处没有值得注意的吸收,与DIBMA相比,它的吸收甚至更少。因此,它不会干扰体积排阻色谱或蛋白质定量测量。

合成聚合物纳米盘详细介绍