【摘 要】
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水凝胶是一种新型生物材料,具有生物相容性好、含水量高、柔软等优点。然而,传统的水凝胶通常具有功能性较为单一且力学性能、导电性能较差等缺点,这大大限制了其应用。金属有机骨架(MOFs)由金属基节点与有机分子连接体组成。其具有许多优点,如孔隙率可调节,化学稳定性好,超高的比表面积和可调节的表面化学性质。因此,MOFs在多相催化、储能领域、以及气体储存分离和电化学传感等研究领域中具有广泛的应用前景。特别
【基金项目】
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国家自然科学基金(82072071),酶敏感型按需缓释纳米化中药分子系统修饰植入体在骨髓炎治疗中抗菌及骨修复机理研究;
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水凝胶是一种新型生物材料,具有生物相容性好、含水量高、柔软等优点。然而,传统的水凝胶通常具有功能性较为单一且力学性能、导电性能较差等缺点,这大大限制了其应用。金属有机骨架(MOFs)由金属基节点与有机分子连接体组成。其具有许多优点,如孔隙率可调节,化学稳定性好,超高的比表面积和可调节的表面化学性质。因此,MOFs在多相催化、储能领域、以及气体储存分离和电化学传感等研究领域中具有广泛的应用前景。特别是在生物工程领域,利用MOFs材料构建的生物医学材料在药物缓释,光动力治疗,生物成像和生物传感方面具有很大的潜力。但是由于大部分的MOFs材料导电性差,水分散性差等缺点使得MOFs材料在实际应用中存在困难。针对上述问题,本研究设计了一种具有良好导电性能,粘附性能和生物相容性的仿贻贝铁基MOF与多巴胺还原的氧化石墨烯(MIL-53@PGO)复合物,并利用MIL-53@PGO制备了一种粘附、导电水凝胶,探究了水凝胶的组成成分与导电性能和机械性能的关系,并且将导电水凝胶植入动物体内用于体内生理信号检测。具体内容可以分为以下几个部分:(1)本论文制备了MIL-53@PGO复合物,并将该复合物引入水凝胶网络进而得到导电、粘附水凝胶。其亮点包括:○1预聚多巴胺的还原作用,使得GO被还原,解决了GO导电性差的问题;○2聚多巴胺的引入在GO表面提供了大量的活性位点。然后将MIL-53(Fe)纳米颗粒与PGO混合形成MIL-53@PGO,多巴胺表面的酚羟基可以改善MIL-53(Fe)纳米颗粒的水分散性和稳定性。这是因为MIL-53(Fe)具有铁不同价态兼具的特性,其可以给多巴胺的酚羟基提供电子,进而维持酚醌平衡。最后将MIL-53@PGO复合物引入聚丙烯酰胺水凝胶中,赋予水凝胶良好的导电性以及粘附性。(2)体外细胞实验以及体内动物实验验证了MIL-53@PGO水凝胶的生物相容性。MIL-53@PGO赋予了水凝胶良好的导电性能,可用于电刺激调节细胞行为。将C2C12细胞接种在水凝胶表面上进行培养,在不同电压刺激下(0、300、600和900m V),观察细胞在水凝胶上的粘附和增殖情况。此外,SD大鼠皮肤修复实验表明,由于MIL-53@PGO上的儿茶酚官能团的存在,使得MIL-53@PGO水凝胶表现出较好的修复效果,充分证明了其具有良好的生物相容性。综上所述,本研究通过仿贻贝化学方法制备了一种具有粘附、导电、良好生物相容性的MIL-53@PGO复合水凝胶,并且该水凝具有促进皮肤伤口愈合的功能。
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