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HEMA. 文章思路：水化层在 nonfouling 材料中占有重要作用，本文选择 三种水化能 力不同的单体 ，尝试验证其抗吸附能力是否有显著差异。 结论 : 上述假想成立，其中 HEAA 在 没有稀释的血浆 中，能够在 1h 内 蛋白吸 附量 < 0.3ng/cm 2 （ nonfouling 定义为 <0.5ng/cm 2 ）. HPMA. HEAA. HEMA. 引发剂. 光引发剂 659. 表征手段. 凝胶的平衡含水量与非冻结水含量的测量 SA( 水杨酸 ) 在水凝胶中的负载与释放 ELISA 测量蛋白的吸附量

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  1. HEMA • 文章思路：水化层在nonfouling材料中占有重要作用，本文选择三种水化能 • 力不同的单体，尝试验证其抗吸附能力是否有显著差异。 • 结论:上述假想成立，其中HEAA在没有稀释的血浆中，能够在1h内蛋白吸 • 附量<0.3ng/cm2 （nonfouling定义为<0.5ng/cm2） HPMA HEAA HEMA 引发剂

  2. 光引发剂659

  3. 表征手段 • 凝胶的平衡含水量与非冻结水含量的测量 • SA(水杨酸)在水凝胶中的负载与释放 • ELISA测量蛋白的吸附量 • 材料表面细菌的粘附与本体中的细菌的抑制增长实验

  4. 凝胶的制备与表征 4mM单体 10mg光引发剂 不同比例的交联剂 溶解到溶剂中 冰浴中超声分散 混合溶液 防止提前反应 去离子水浸泡除去没有反应的单体 362nm，1h,室温 取出凝胶 • 表征 • 公式：EWC (%) = (ms− md)/ md • DSC测量非冻结水的含量（测试条件：室温降到-100℃，再升温到40℃，速率5℃/min,氮气流25ml/min） 光引发剂659

  5. 聚合物中水的三种不同存在形式 • 非冻结水：在温度降低到-100℃也不会结晶。 • 冻结水：低于0℃结晶。 • 自由水：在0℃结晶。

  6. 随着含水量的增加，非冻 结水的含量也是增加的 每一个重复单元键 合水的能力不同 Wnonfreezable=wnonfreezable/wpolymer=(EWC−wfreezable)/wpolymer （得到1g聚合物带有多少g非冻结水） wfreezable= Δ Hf/Δ Hw Nw= W非冻结(Mp/Mw) （得到1个重复单元带有多少个非冻结水） Nw= Wnonfreezable(Mp/8Mw) 其中，MW=18，MP=重复单元的摩尔质量

  7. 抗蛋白吸附实验（Fg） 5.6−6.5, 6.5 −7.1, 8.3 −10.2% ELISA检测

  8. 细胞的粘附实验 结论：支持凝胶表面如果没有蛋白的粘附，也能够有效地阻止细胞的粘附这一 假说 。

  9. Antimicrobial Activity of PolyHEAA Hydrogels 295nm When the concentration of SA was increased from 3.4 to 34% (w/v), the loading efficiency of SA incorporation was ∼ 20 and ∼ 80% (w/w), respectively. 285nm

  10. Antimicrobial Activity of PolyHEAA Hydrogels

  11. Antimicrobial Activity of PolyHEAA Hydrogels

  12. 结论 • 合成了一种polyHEAA/ SA水凝胶，水凝胶具有双功能性。 • 通过细菌实验，我们发现这种复合水凝胶在1天内对大肠杆菌与金黄色葡萄球 • 菌的杀菌能力非常强。 • 杀菌物质SA的引入，并没有影响水凝胶的nonfouling性质。

  13. 2013 • Introduction: • 对于外来植入人体的材料，细菌的粘附以及随后的增殖往往是导致植入材料失败的关键因素。 • 如果只是在材料上键接杀菌剂，则随着细菌的杀死，细菌会粘附在材料上，会包埋杀菌剂的功能基团进而影响杀菌效果。 • 如果只是在材料上键接两性离子聚合物，可以防止细菌粘附，但是不能阻止细菌在水化层附近以及本体中的增殖。

  14. 文章思路

  15. CBSA单体的制备流程与水解速率测定 水解测定条件：20℃，将单体溶解于PBS的重水溶液中，隔一段时间测定核磁，利用SA中羧基质子氢强度的变化来测定(其中质子的化学位移在酯键的水解过程中从7.63移动到7.72)。

  16. 三种类型水凝胶的制备与水解速率的测定 20ul 1173光引发剂 30ul EGDMA 1mL甲醇 1mol/LCBMA溶液 1mmol CBMA单体 倒在间距是0.76mm的载玻片中间 波长302nm的紫外光辐射2h 混合溶液 CBMA凝胶 光引发剂结构式： • CBMA-1-C2 SA操作同上 • CBSA只需将溶剂换成DMSO

  17. 三种类型水凝胶的水化操作 室温，水中或者水杨酸钠溶液中，24h CBMA-2水凝胶 4℃，pH=4, 24h CBMA-1-C2 SA水凝胶 4℃，pH=4, 24h CBSA水凝胶 • 三种类型水凝胶的水解操作 切成5mm直径，1mm厚的形状 三种水化后的水凝胶 隔一定的时间取出1mLPBS溶液做HPLC 20℃，10mL的PBS溶液，90rpm 并向原溶液补充1mL新鲜的 PBS溶液

  18. 三种类型的水凝胶的水解曲线 The cumulative drug release of three hydrogels each representing a typical controlled release mechanism : SA infused PCBMA-2 hydrogel (free diffusion); PCBMA-1-C2 SA hydrogel (electrostatic interaction) and PCBSA (hydrolyz able covalent bonding). The experiments were carried out under pH 7.4, 20℃and 90 rpm shaking.

  19. 蛋白（纤维蛋白原）吸附测试 浸入1ml 0.1mg/mLFITC标记的Fg的PBS溶液 PBS缓冲溶液洗三次 Hydrated hydrogel 1次2min 室温，30min 用相机拍摄水凝胶 表面的荧光强度 取出凝胶 PBS清洗表面游离的Fg

  20. Bacteria surface adhesion test 浸入PBS溶液10min后取出 浸入1ml金黄色葡萄球菌溶液（OD600近似是1） hydrogel 室温，60rmp,2h 在PBS溶液中轻轻振荡10min BacLight bacterial staining kit for 10 min 取出凝胶 相机观察表面的细菌细胞强度 • Bacteria growth inhibition test 取100ul溶液 浸入1ml金黄色葡萄球菌溶液（OD600近似是0.001) hydrogel 16h, 37℃ OD600 reading

  21. 细菌实验结果 (a) Bacterial surface adhesion on PCBSA, PCBMA-1-C2 SA, PCBMA-2 hydrogels as well as on the polystyrene control surface. The four surfaces were subject to bacteria S. epidermidissuspension in PBS (OD600 ~0.1) at room temperature and mild shaking condition for 2 h before visualization. (b) The growth inhibition of PCBSA, PCBMA-1-C2 SA and PCBMA -2 hydrogels against S. epidermidis. The supernatant OD600 reading was recorded 16 hafter initial inoculation as an indication for bacteria bulk density

  22. Introduction: • HEMA： • chemical stability, good biocompatibility • hydrophilic character • excellent mechanical properties • low level of immunogenicity • Moderarewetting,lower than natural tissues Zwitterions: • Poor mechanical properties • limited resistance to proteins 本文章讲二者结合起来，使水凝胶同时具备优良的机械强度，与天然组织类似的含水量 （天然组织含水量61%），同时具有较好的抗蛋白吸附能力。

  23. 凝胶中两性离子单体选择的依据 乙醇清洗 氮气流干燥 Gold coated substrates 紫外臭氧净化 (1mM引发剂溶液，室温24h) 在基体中接入两性离子聚合物分子刷 研究血清的吸附性 各种单体

  24. 几种类型凝胶的制备 光引发剂 苯偶姻乙醚 交联剂 二甲基丙烯酸乙二醇酯 0.5 wt %交联剂 0.5 wt %光引发剂 避光，4℃，搅拌至完全溶解 单体按照上面表格的比例 单体混合溶液 浸泡在去离子水中除去未反应的单体 紫外照射30min 倒入两个玻璃片之间 凝胶 12h换一次水，浸泡8天

  25. 凝胶的表征手段 • FTIR-ATR • EWC • 机械性能 • 对血浆的抗吸附性 1654 1609 1558 1654 1558 1500 1900 1700 1600 1800 Amidic region of the FTIR-ATR spectra of hydrogels of (a) poly (HEMA -co - CBAA-3 ) and (b ) pol y(HEMA-co - CBMAA -3) for different concentration of the zwitterionic monomer: (1) 0%, (2) 1%, (3) 5%, (4) 7.5%, and (5) 10%.

  26. 凝胶平衡含水量的测量 去离子水泡5d 湿凝胶重ms 干凝胶md 公式：EWC (%) = (ms− md)/ md

  27. 机械性能测定 两种两性离子结合水的能力有所不同 测试条件：凝胶在水里泡10d, 室温，样条35 mm长，2 mm 宽（最窄处）,1mm 厚，速度 1mm/ min

  28. 水凝胶在血浆中的吸附实验 1648 1545 减少50% 减少40% 减少65% 减少70% 减少90% 减少95%

  29. 在低浓度溶解度可以，当浓 度稍微大一点，溶解性变差。 思路 合成两性离子类的交联剂， 可以增加结构的均一性 增加水化层的连续性。进 而可能会对蛋白或者细胞 的吸附产生影响。并且可 以通过增加其用量来提高 凝胶的机械强度。

  30. 交联剂的制备路线

  31. 凝胶的制备 要保证两种水凝胶中的单体与交联剂的总个数是一样的 在1 M NaCl中配置单体质量浓度为65% 引发剂：过硫酸铵，亚硫酸钠 MBAA交联剂的用量2 to 23%（占单体的摩尔分数） CBMAX 交联剂的用量一直做到75% 在PTFE载玻片中间，温度为60℃，使其反应生成凝胶

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