隨溫度變化而形成物理水凝膠在生活中是常見的現(xiàn)象,然而魚凍等都是在降溫過程所形成。如能發(fā)現(xiàn)可生物降解的聚合物-水體系通過升溫而實(shí)現(xiàn)自發(fā)物理凝膠化,則在生物醫(yī)學(xué)等方面意義非凡。部分兩親性嵌段共聚物的水溶液隨溫度升高呈現(xiàn)可逆的溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變。如果轉(zhuǎn)變溫度介于室溫和體溫之間,該類體系可以在室溫或更低溫度下與藥物或細(xì)胞混合,并可以注射;一旦注射進(jìn)入體內(nèi),該體系在體溫刺激下原位物理凝膠化,自動(dòng)包裹藥物或細(xì)胞,該過程不依賴于化學(xué)反應(yīng)。由常見的親水性的聚乙二醇(PEG)和疏水性的可降解脂肪族聚酯(PLGA等)這些適宜用于人體的聚合物所組成的嵌段共聚物在某些嵌段長度等條件下具備上述特性,為研發(fā)新型生物醫(yī)用材料開辟了新的重要的途徑。
然而,兩親性嵌段共聚物在水中形成膠束很容易理解,形成物理凝膠則不同尋常,其中蘊(yùn)含著豐富的物質(zhì)科學(xué)原理。
復(fù)旦大學(xué)丁建東課題組長期致力于熱致水凝膠體系的系統(tǒng)研究,揭示該體系凝膠化的內(nèi)在規(guī)律。他們發(fā)現(xiàn)了聚酯-聚醚嵌段共聚物的端基效應(yīng)、分子量分布效應(yīng)等重要現(xiàn)象,總結(jié)了熱致水凝膠分子設(shè)計(jì)的普適規(guī)律;揭示了物理凝膠化的機(jī)理,提出了凝膠化的物理模型,并顯著擴(kuò)展了可熱致凝膠化聚合物的成分范圍。他們通過自身的探索以及與醫(yī)生等相關(guān)人員的合作,進(jìn)行了大量的動(dòng)物實(shí)驗(yàn),探討了熱致水凝膠作為生物醫(yī)用材料的可行性,展示了該材料在術(shù)后防粘連、藥物緩釋、組織工程等領(lǐng)域的巨大潛力。另外,該課題組針對(duì)熱致水凝膠未來產(chǎn)品存在的問題進(jìn)行了深入思考并提出相應(yīng)解決方案,包括材料形貌、降解、滅菌、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等與應(yīng)用息息相關(guān)的問題,期望為熱致水凝膠材料的真正臨床應(yīng)用鋪平道路。
圖1 升溫具有溶膠-凝膠相轉(zhuǎn)變的可注射熱致凝膠化體系及其潛在醫(yī)學(xué)應(yīng)用
丁建東課題組在《高分子學(xué)報(bào)》2018年第8期“祝賀江明院士80華誕”專輯發(fā)表的專論中系統(tǒng)介紹了聚乙二醇/聚酯熱致水凝膠材料目前的研究進(jìn)展。他們首先簡要介紹了熱致水凝膠體系的特征及種類,詳細(xì)闡釋了聚乙二醇/聚酯熱致水凝膠體系的凝膠化機(jī)理,介紹了該材料體系的分子設(shè)計(jì)原則,并總結(jié)了它們?cè)谂R床的大量潛在應(yīng)用,以及針對(duì)未來臨床應(yīng)用該課題組所進(jìn)行的大量有益探索。最后,專論總結(jié)了該體系仍然存在的大量亟待解決的問題,并對(duì)其該材料未來前景進(jìn)行了積極展望。
這是該課題組十年來在此方面的唯一綜述,凝結(jié)了丁建東-俞麟團(tuán)隊(duì)的大量科學(xué)研究工作,也闡述了作者對(duì)醫(yī)用高分子熱致水凝膠的最新見解。
論文鏈接:http://www.gfzxb.org/fileGFZXB/journal/article/gfzxb/2018/8/PDF/gfzxb20180084dingjiandong.pdf
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