Long term peripheral nerve regeneration using a novel PCL nerve conduit.

The gold standard in surgical management of a peripheral nerve gap is currently autologous nerve grafting. This confers patient morbidity and increases surgical time therefore innovative experimental strategies towards engineering a synthetic nerve conduit are welcome. We have developed a novel synthetic conduit made of poly ε-caprolactone (PCL) that has demonstrated promising peripheral nerve regeneration in short-term studies. This material has been engineered to permit translation into clinical practice and here we demonstrate that histological outcomes in a long-term in vivo experiment are comparable with that of autologous nerve grafting. A 1cm nerve gap in a rat sciatic nerve injury model was repaired with a PCL nerve conduit or an autologous nerve graft. At 18 weeks post surgical repair, there was a similar volume of regenerating axons within the nerve autograft and PCL conduit repair groups, and similar numbers of myelinated axons in the distal stump of both groups. Furthermore, there was evidence of comparable re-innervation of end organ muscle and skin with the only significant difference the lower wet weight of the muscle from the PCL conduit nerve repair group. This study stimulates further work on the potential use of this synthetic biodegradable PCL nerve conduit in a clinical setting.

PEG诱导的柱胞鱼腥藻（Anabaenacylindrica）原生质球融合

以多盐复合液配制的ＰＥＧ溶液可诱导柱胞鱼腥藻原生质球融合，融合率约５％，融合时间６～４０ｍｉｎ，可发生两个或多个原生质球的融合，ＰＥＧ使用浓度１０％

High performance non-volatile ferroelectric copolymer memory based on a ZnO nanowire transistor fabricated on a transparent substrate

A high performance ferroelectric non-volatile memory device based on a top-gate ZnO nanowire (NW) transistor fabricated on a glass substrate is demonstrated. The ZnO NW channel was spin-coated with a poly (vinylidenefluoride-co-trifluoroethylene) (P(VDF-TrFE)) layer acting as a top-gate dielectric without buffer layer. Electrical conductance modulation and memory hysteresis are achieved by a gate electric field induced reversible electrical polarization switching of the P(VDF-TrFE) thin film. Furthermore, the fabricated device exhibits a memory window of ∼16.5 V, a high drain current on/off ratio of ∼105, a gate leakage current below ∼300 pA, and excellent retention characteristics for over 104 s. © 2014 AIP Publishing LLC.

Viscoelastic analysis of single-component and composite PEG and alginate hydrogels

Hydrogels, three-dimensional hydrophilic polymer networks, are appealing candidate materials for studying the cellular microenvironment as their substantial water content helps to better mimic soft tissue. However, hydrogels can lack mechanical stiffness, strength, and toughness. Composite hydrogel systems have been shown to improve upon mechanical properties compared to their singlecomponent counterparts. Poly (ethylene glycol) dimethacrylate (PEGDMA) and alginate are polymers that have been used to form hydrogels for biological applications. Singlecomponent and composite PEGDMA and alginate systems were fabricated with a range of total polymer concentrations. Bulk gels were mechanically characterized using spherical indentation testing and a viscoelastic analysis framework. An increase in shear modulus with increasing polymer concentration was demonstrated for all systems. Alginate hydrogels were shown to have a smaller viscoelastic ratio than the PEGDMA gels, indicating more extensive relaxation over time. Composite alginate and PEGDMA hydrogels exhibited a combination of the mechanical properties of the constituents, as well as a qualitative increase in toughness. Additionally, multiple hydrogel systems were produced that had similar shear moduli, but different viscoelastic behaviors. Accurate measurement of the mechanical properties of hydrogels is necessary in order to determine what parameters are key in modeling the cellular microenvironment. © 2014 The Chinese Society of Theoretical and Applied Mechanics; Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences and Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

聚（ε-已内酯）（PCL）/苯乙烯-丙烯腈共聚物（SAN）共混物的研究

本工作采用DSC方法、红外光谱方法、光学显微镜方法、小角激光光散射方法及X射线衍射和散射方法研究了聚（ε-已内酯）（PCL）/苯乙烯-丙烯腈共聚物（SAN）共混物的相容性、熔融行为、结晶过程及结晶形态。观察到PCL/SAN共混物在0～30%wt PCL组成范围内，表现出单一的玻璃化转变，这个转变界于两个纯组合的玻璃化转变之间。在红外光谱上观察到PCL的羰基峰随着SAN的混入移向低频率。说明PCL分子与SAN分子之间存在着特殊的相互作用。从熔点下降计算的相互作用参数结果表明，PCL/SAN共混物在热力学上是相容的。共混物中PCL的熔点下降表明SAN分子对于PCL熔融行为是有影响的，同时不同的退火条件对于PCL/SAN共混物的PCL熔点也是有影响的，退火温度越高相应的PCL熔点越高。在PPCL/SAN共混物体中，PCL的球晶生长速率类似于均聚物，并且随着SAN含量的增加球晶生长速率下降，说明SAN分子阻碍了PCL分子链段的迁移，并且可以从理论上模拟共物混物中PCL的线性生长速率。在结晶性的PCL/SAN共混物中，PCL是以球晶形式存在的，在不同的结晶条件下，产生不同的球晶形态。在慢速降温结晶条件，SAN的加入促使PCL片晶发生扭曲形成环状球晶，通过光学显微镜方法和光散射方法计算出扭曲周期，结果表明扭曲周期随着SAN含量的增加而减少，同时也表明球晶半径随着SAN含量的增加而减小。在等温结晶条件下，SAN的加入，使得PCL的球晶半径减小。X射线衍射结果表明SAN分子并不存在PCL晶体中，而小角X射线散射结果表明在共混物中，随着SAN含量的增加，PCL片晶中心之间距离（长周期）逐渐增加，而且片晶与无定形片层的界面是分明的。指出无定形相是存在在PCL的片晶之间。

脂肪族聚醚/聚酯-聚氨基酸嵌段聚合物的合成与表征

在最近的二三十年间，人们发现生物降解高分子在医药领域有很高的应用价值。如脂肪族聚酯，例如PGA（聚乙交酯），PLA（聚丙交脂），是一类重要的生物降解材料。由于它们的低免疫性和高的生物相容性，这一类材料被广泛应用于医药领域。众所周知，PEG（聚乙二醇）具有显著的生物相关性及优异的理化性质，包括：亲水性，溶于水及多种有机溶剂，无毒，不产生抗体及免疫性反应。这使得PEG被广泛应用于医药领域。同时它还被应用于与聚酯生成两亲性嵌段聚合物以改进聚酯的性能，生成具有一些新的特性的聚合物。在以上这些生物降解材料的应用过程中，人们发现需要在聚合物中引入功能基团以满足挂载药物，生物活性物质或在基因转移方面的应用。众所周知一些天然氨基酸具有活性基团，例如谷氨酸和天冬氨酸具有梭基，赖氨酸具有氨基，能够满足这类需求。于是我们就尝试着将聚氨基酸引入聚酯中，形成共聚物。同时共聚物中聚氨基酸段的存在改变了共聚物的降解性，使得它们能够被酶所降解。本文合成了端基为氨基的聚乙二醇单甲醚-聚丙交酯两嵌段聚合物（MPEG-PLA）以及将之应用于α-氨基酸-N-羧酸配（NCA）的开环聚合合成了聚乙二醇单甲醚一聚丙交酯-聚γ-苄基-L-谷氨酸三嵌段聚合物（MPEG-PLA-PBLG）。由于生物医用高分子材料用途的特殊性，需要聚合物中残留的催化剂易于除去或要求催化剂是无毒的。有机氨钙催化剂由于中心原子是人体中含量最多的金属元素一钙，因此非常适合于这一领域。本文运用氨钙催化剂合成了端基为氨基的聚。一己内酯并用为大分子引发剂，引发γ-苄基-L-谷氨酸NCA，合成了聚ε-己内酯-聚γ-苄基-L-谷氨酸两嵌段聚合物（PCL-PBLG）。三嵌段聚合物（MPEG-PLA-PBLG）以及两嵌段聚合物（PCL-PBIG）由泊NMR，IR，GPC，DSC进行了表征，证明了它们是所要制得的目标化合物。

可生物降解的两亲性嵌段共聚物的自聚集行为研究

可生物降解的两亲性嵌段共聚物PLA-PEG飞所制备的胶束或纳术粒子，作为潜在的药物控制释放体系弓！起人们广泛的兴趣。，方们授有寿比山于PEG链的空间位阴．效应可以避免单核噬菌体的吞噬，、并且可以通过控制可降解部分的降解行为实现药物的持续释放，使在微载体内所包载的药物分子持续释放出来。尽管高聚物的胶束和纳米粒子作为药物的胶体载体已作厂泛研究，但是对其本身物理化学性质与应用之间的联系研究甚少。因此本文对一系列PLLA和PEG两嵌段和三嵌段共聚物的自聚集行为进行了细致研究，得到了以卜结论：1．以花为"模型药物"，通过荧光探针技术对一系列两亲性共聚物在水呀招夜和NaCI溶液种的胶束化行为进行了研究。这些共聚物是由一种新型氨钙催化利，以人分J，的聚乙二醇（PEG）为引发剂，引发丙交酷开环聚合得到，，其中囚定长度阴 PEG段分剐为44，104和113环氧乙烷早兀，PLLA的长没在15-280乳酸中元之间。由于氨钙准活性的特点，这些共聚物的分散度较低，均在1.1-1.3之间。其临界胶束浓度cmc发现随PLLA的含量增加I荆氏。具有同一PEG长度的两嵌段和三嵌段共聚物cmc值的截然差别为它们胶束的构型不同提供了证据。同时也发现了NaCI的加入对丫EG段和争LLA段较短洪聚物的cmc的降低有明掀笋作用，而对具有较长PEG段或较长PLLA段的共聚物的cmc基本上没有什么影响。2．通过荧光探余十技术测定花在这一系列共聚物胶束溶液锄勺配分系数在0.2*10~5至1.9*10~5之间，对于同-PEG段的共聚物，花在其胶柬相中的配分系数随PLLA的含量的增加而增加。另外发现NaCl的加入能够促进花在胶束相中的配分。3．通过透射电子显微镜研究了两嵌段共聚物水溶液胶束的形貌，发现胶束的粒径和分散度均随PLLA段的增加而增加：通过原子力显微镜研究"这些纳米粒子退火前后的形貌变化，发现退火后纳米粒子重新自聚集为类似于神经网络红脚乏的"纳米条带"结构，其中心为类似"神经元"的团簇结构，而周困为支化的车由突"分支结构，这与文献上提到的只有三嵌段共聚物能够形成支化的"纳米条带"结构截然不同，其自聚集机理在进，步研究之中。4．以亲水性的荧光素为荧光探针研究了两嵌段共聚物在甲苯中的胶束化行为，发现其clnc值随PLLA段的含量增加而降低，相对于PEG段，PLLA段在其胶宋化过程中起主要作用。通过1HNMR证明两嵌段共聚物在甲苯中的胶束具伯以PLLA段为"核"、PEG段为"壳"的"核-壳"结构，这种胶柬化行为通过溶解度参数的差异进行了解释。5.通过原子力显微镜发现，当这些胶束滴加在云母表面上经过热处理后，这些胶束重新自聚集成为规则的具有平缓隆起的纳米结构，这与由水中得到的胶柬热处理后的形貌截然不同，并对此进行了进一步解释。由XPS分析认为主要是PEG段覆盖在PLLA段表面。

带侧羧基的脂肪族生物降解聚合物

生物降解脂肪族聚酷如聚乙交醋（PGA）、聚丙交醋（PLA）、聚。一己内酷（PCL）以及它们的共聚物由于具有良好的生物相容性和生物降解性而在外科手术缝合线、组织工程、药物控制释放、骨固定等领域得到很多应用。但是，它们自身缺乏功能基团，亲水性差，因而在应用上受到很大限制。因此，含有功能侧基生物降解聚合物的制备在过去十年中受到大家极大的关注。功能基团的引入对于调节聚合物的性能如：亲水性、生物降解性和药物的渗透性等非常重要。需要特别指出的是，功能基团的引入为把药物和其它生物活性物质与聚合物结合进而扩大聚合物的应用范围提供了机会。本文合成了几个功能化单体并且通过共聚的方法制备了几种新型的两亲性功能化聚合物。这些改性后的聚合物可以通过化学键接上药物或者其它生物活性物质，有望作为靶向控释药物载体和智能化的组织工程支架材料。具体的研究结果如下：1．以2，2-二羟甲基丙酸节酷为功能单体，通过两步法成功合成了一系列新的带功能基团的聚酷酞胺，并通过1H NMR和FTIR对聚合物的化学结构进行了表征，DSC结果表明所合成的聚酯酰胺的Tm和Tg分别在150℃和0℃左右；2．合成了功能化的环状单体（35）-3-［（苄氧羰基）乙基」吗啉-2，5-二酮（BEMD），并以PEG作为引发剂，Sn（Oct）2作为催化剂，通过L一LA和BEMD的开环共聚合得到共聚物PLGBG-PEG-PLGBG；随后用10％铭碳催化氢化得到带有侧梭基的两亲性嵌段共聚物PLGG-PEG-PLGG和其它两亲性嵌段共聚物一样，PLGG-PEG-PLGG在水溶液中能够自组装成胶束，用花作为荧光探针，通过荧光光谱法研究了其形成胶束的过程并测定了它们的临界胶束浓度，发现在总的分子量大致相当的情况下，PLGG-PEG4600-PLGG比PLGG-PEG2000-PLGG有较高的临界胶束浓度；场发射电子显微镜表征结果显示胶束具有均一的球形特征，动态光散射结果表明该胶束具有较窄的单峰粒径分布；蛋白酶K溶液中的降解研究表明带有侧梭基的PLGG-PEG-PLGG比PLA具有更快的降解速率；人胚关节软骨细胞培养结果表明所合成的聚合物PLGG-PEG-PLGG显示出较好的细胞相容性。3．在缩合剂DCC和催化剂DMAP存在下，带有侧梭基的两亲性嵌段共聚物PLGOPEG-PLGG和紫杉醇发生缩合反应得到两亲性嵌段共聚物一紫杉醇键合药P（LGG-paclitaxel）-PEG-P（LGG-paclitaxel）。它具有两亲性嵌段共聚物的性质，能够自组装成胶束，场发射电子显微镜表征结果表明胶束具有均一的球形特征，动态光散射结果表明该胶束具有较窄的粒径分布，平均粒径为119.4nm。该胶束的药物释放具有pH敏感性，酸性环境中比生理环境中（pH＝7.4）具有较快的释放速率。P（LGG-Paclitaxel）-PEG-P（LGG-paclitaxel）胶束的壳层由良好亲水性的PEG组成，避免了胶束纳米粒子在血液循环中被人体网状内皮系统吞噬，保证有充足的时间通过EPR效应在肿瘤部位聚集，进而通过细胞内吞进入细胞并在细胞内的酸性环境中释放药物，进一步的研究工作有待深入进行。4．合成了功能化的环状碳酸酷单体MBC，以MPEG作为引发剂，ZnEt2作为催化剂，LLA和MBC发生开环共聚合，以较高的转化率，得到高分子量共聚物MPEG-b-P（LA-co-MBC）。13C NMR表明LLA和确c发生了无规共聚合；DSC征结果表明MPEG-b-P（LA-co-MBC）为无定型态聚合物，Tg在20-50℃之间，随着MBc含量的增加而降低；MPEG-b-P（LA-co-MBC）脱保护后得到带侧梭基的MPEG-b-P（LA-co-MCC），它的Tg明显提高，可能是聚合物侧梭基之间强的氢键作用力以及梭基对水解反应的催化作用造成的；脱保护前后的共聚物在蛋白酶K溶液中的降解研究表明，MPEG-b-P（LA-co-MCC）的降解速率大于MPEG-b-P（LA-co-MBC）的降解速率；人胚关节软骨细胞培养结果表明，所合成的MPEG-b-P（LA-co-MCC）是一种具有良好生物相容性的新型生物降解材料。5．利用本实验室开发的一种新型有机氨锯引发剂Sr-PO在温和的条件下通过顺序加料聚合的方法合成了新的嵌段共聚物PCL-b-PMBC。WAXD结果表明 PCL-b-PMBc中PCL的衍射峰均可观察到，只是衍射峰的强度随着PMBC含量的增加而减弱。DSC结果表明PCL-b-PMBC中PCL的Tm在57到52℃之间，并且随着PMBC含量的增加而降低。PCL-b-PMBC的玻璃化转变在-41.6 到-23.3℃之间，随着PMBC含量的增加而增加，这表明PMBC和PCL之间 有着强的相互作用，尽管两段不是完全相容的。PCL-b-PMBC的侧节醋在10％把碳催化下氢化还原为带侧梭基的PCL-b-PMCC后，衍射峰和结晶焙大大降低，说明侧梭基的存在使得分子链间有着强的氢键相互作用而不利于结晶。由以上分析可知，PCL-b-PMCC侧梭基的存在将会使共聚物的降解速度大大提高，而且因为功能梭基的存在可以使共聚物通过化学键连接上药物、短肤、寡糖或者其它生物活性物质，从而扩大该聚合物在生物医学领域的应用范围。

PEO/PCL两嵌段共聚物结晶过程的研究

本文以聚环氧乙烷/聚（ε-已内酯）PEO/PCL两嵌段共聚物为研究对象，研究了其等温结晶和非等温结晶过程及其熔融过程。对PEO/PCL嵌段共聚物的等温结晶过程的研究表明，只有PCL嵌段能发生结晶；在不同温度下等温结晶的PEO/PCL嵌段共聚物在熔融过程中一个显著的特点是在DSC熔融曲线上表现为双峰，而且随着结晶温度的升高，PEO/PCL嵌段共聚物的熔融峰由双峰转变为单峰；PEO/PCL嵌段共聚物在非等温结晶的熔融过程中，与其在等温结晶的熔融过程一样，即熔融曲线表现为双峰。PEO/PCL嵌段共聚物这种熔融双峰现象及其双峰的位置和变化情况，与PEO嵌段的作用有很大的关系。本文进一步讨论了PEO的这种影响和作用。

聚乙二醇模拟干旱对甜高粱幼苗丙二醛、脯氨酸含量的影响；Effects of Drought Stress Simulated by PEG on Malonaldehyde and Proline Contents of Sweet Sorghum Seedlings

以甜高粱品种KFJT-CK及经过碳离子辐照选育出的早熟突变株KFJT-1为材料,用浓度分别为5%,10%和15%的聚乙二醇(PEG)6000模拟干旱对其进行胁迫处理,测定丙二醛(MDA)及脯氨酸(Pro)的含量。随着胁迫时间的延长和胁迫程度的增加,MDA含量持续升高;Pro含量在5%和10%PEG胁迫下持续升高,在15%PEG胁迫下先升高后降低。表明碳离子辐照可能使甜高粱膜脂过氧化特性发生改变,影响Pro的表达。为进一步研究碳离子束辐照对甜高粱的耐旱生理提供一定的基础,并为下一步的育种工作提供有用的参考。