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  傳統(tǒng)的水凝膠，不管是化學(xué)交聯(lián)還是物理交聯(lián)，其交聯(lián)點(diǎn)和三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)都是相對固定的，這不僅限制了細(xì)胞在水凝膠內(nèi)部的鋪展、遷移和增殖，而且還會(huì)因外力破壞作用導(dǎo)致凝膠結(jié)構(gòu)受損，從而大大縮短其在體內(nèi)應(yīng)用時(shí)的服役時(shí)間。因此，構(gòu)建具有類似細(xì)胞外基質(zhì)“動(dòng)態(tài)”、“自修復(fù)”和“可重塑”等特點(diǎn)的水凝膠已成為目前研究的熱點(diǎn)。由動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵構(gòu)建的水凝膠一般具有良好的“動(dòng)態(tài)”性、自修復(fù)性和可注射性，已在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。然而，目前大多數(shù)的動(dòng)態(tài)水凝膠難以兼顧穩(wěn)定性和“動(dòng)態(tài)”性(包括自修復(fù)性和可注射性)；而且在制備水凝膠的過程中，需要對所用高分子進(jìn)行必要的化學(xué)修飾以引入可形成動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵的官能團(tuán)。

  陳學(xué)思研究員和肖春生副研究員團(tuán)隊(duì)在《高分子學(xué)報(bào)》2019年第5期“動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵高分子”專輯(即將出版)的論文中報(bào)道了一種基于2-甲酰基苯硼酸(2-FPBA)、伯胺基團(tuán)和順式鄰二羥基基團(tuán)“三組分”反應(yīng)的水凝膠。該水凝膠是通過2-甲�；脚鹚�(2-FPBA)與超支化聚乙烯亞胺(PEI)末端的伯胺基團(tuán)和海藻酸鈉(SA)糖單元上的順式二醇反應(yīng)形成亞胺硼酸鹽-硼酸酯交聯(lián)結(jié)構(gòu)制得。該水凝膠制備過程簡單，所需高分子材料無需事先進(jìn)行化學(xué)修飾；成膠條件溫和，在室溫下混合即可快速形成水凝膠。流變學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，水凝膠力學(xué)強(qiáng)度隨PEI、2-FPBA和SA中反應(yīng)基團(tuán)比例的變化而變化。同時(shí)，由于成膠所用化學(xué)鍵——亞胺硼酸鹽和硼酸酯鍵——均為動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵，所得水凝膠還具有良好的自修復(fù)和可注射性能，可用作3D打印的水凝膠“墨水”。體外降解實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，水凝膠對pH值、H2O2以及多種生物分子(如半胱氨酸、谷胱甘肽以及果糖等)都具有響應(yīng)性，可用作蛋白藥物響應(yīng)性釋放的載體。進(jìn)一步體外細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)表明，水凝膠對細(xì)胞沒有明顯的毒性，具有良好的生物相容性。

  此外，需要指出的是，該水凝膠制備方法可以拓展到使用其他的具有多胺基基團(tuán)的合成或天然高分子材料，甚至使用含較多胺基基團(tuán)的天然蛋白質(zhì)作為水凝膠的構(gòu)建基材，從而獲得更多兼具自修復(fù)性能、可注射性能和生物活性的智能水凝膠，其有望在組織工程支架、藥物控釋載體以及3D生物打印等領(lǐng)域取得廣泛應(yīng)用。

  鏈接地址

  http://www.gfzxb.org/fileGFZXB/journal/article/gfzxb/newcreate/gfzxb20190015xiaochunsheng.pdf
  doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19015