导电聚合物在生物医学方面的应用

导电聚合物在生物医学方面的应用内容摘要：

《应用与环境生物学报》 Chin J Appl Environ Biol Doi: 10.19675/j.cnki.1006-687x.2019.02009 导电聚合物在生物医学方面的应用* 舒浩然 1 刘剑桥 1 王晓玲 1 雍 媛 2 韩 露 1 李帮经 3 郭 坤 1** 1 西南民族大学药学院 成都 2 西南民族大学化学与环境保护工程学院 成都 3 中国科学院成都生物研究所 成都 摘 要 610041 610041 610041 导电聚合物（Conducting polymers，CPs）的研究和发展受到生物学、临床医学和生物医学工程 等领域的关注，由于其良好的导电性、稳定的电化学特性以及良好的生物相容性在生物医学领域具有广阔 的应用前景，比如用作生物传感器、神经性假体、人造器官、药物的控释载体以及组织工程支架等。综述 导电聚合物在生物医学领域的研究进展、应用价值和未来发展动态，分别总结导电聚合物在组织工程学、 再生医学和生物传感器等领域的应用研究，介绍导电聚合物在蛋白冠方面的应用价值。在组织工程学和再 生医学领域，导电聚合物主要用于神经再生、治疗心血管疾病及伤口愈合等方面。在生物传感器领域，导 电聚合物主要用于修复受损的神经系统、促进 DNA 探针定向结合、神经元再生以及用于检测乳酸、葡萄 糖等一系列应激代谢标志物。作为电功能性材料，导电聚合物的研究和发展十分迅速，制备出构筑设计方 法简便、应用价值高、生物相容性优异的导电聚合物是未来研究发展的方向之一。随着社会和科技的进步 ， 关于导电聚合物的构筑设计和应用研究将大大促进功能材料领域的快速发展，在一定程度上拓展导电聚合 物材料在生物医学领域的应用前景。（图 4 参 38） 关键词 导电聚合物；生物传感器；组织工程学；蛋白冠 CLC TQ317 Applications of conductive polymers in the biomedical field* SHU Haoran1, LIU Jianqiao1, WANG Xiaoling1, YONG Yuan2, HAN Lu1, LI Bangjing3 & GUO Kun1** 1 College of Pharmacy, Southwest Minzu University, Chengdu 610041, China 2 College of Chemistry and Environment Protection Engineering, Southwest Minzu University, Chengdu 610041, China 3 Chengdu Institute of Biology, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610041, China Abstract Controlled release of drug is a novel important direction of the modern pharmacology, and carrier used in the drug delivery usually is polymeric functional material. The research and development of conducting polymers (CPs) have received considerable attention in the fields of biology, clinical medicine and biomedical engineering, due to the good conductivity, stable electrochemical properties and well biological compatibility. Therefore, it has been widely used in biomedical, such as biosensors, neural prosthesis, controlled release drug carriers and tissue scaffolds. In this paper, we review the research progress and trends of conductive polymers. We summarize the preparation and application of conductive polymers in the field of tissue engineering, regenerative medicine, and biological sensors and so on. Finally, we introduce their applications, such as protein corona. In the fields of tissue engineering and regenerative medicine, conductive polymers are mainly used for nerve regeneration, treatment of cardiovascular diseases and wound healing. In the field of biosensors, conductive polymers are mainly used to repair damaged nervous systems, promote DNA probe orientation binding, neuronal regeneration, and a series of stress metabolism markers for detecting lactic acid and glucose. As the electric functional materials, the research and development of conductive polymer are very rapid, and it is one of the future vital research directions to prepare conductive polymers with high value in application and excellent biocompatibility by simple method. We believe that the research on construction and application of conductive polymers will greatly promote the progress of functional materials, and can also expand the application prospect of 《应用与环境生物学报》 Chin J Appl Environ Biol Doi: 10.19675/j.cnki.1006-687x.2019.02009 conductive polymer materials in the biomedical field. Keywords conducting polymers; biosensors; tissue engineering; protein corona 收稿日期 Received: 2019-02-12 接受日期 Accepted: 2019-04-30 *西南民族大学中央高校基本科研业务费专项基金项目（2018NQN04）资助 Scientific Research Operations of Central Universities (2018NQN04) **通讯作者 Corresponding author (E-mail: guokunluohe@163.com) Supported by the Special Foundation for Basic 《应用与环境生物学报》 Chin J Appl Environ Biol Doi: 10.19675/j.cnki.1006-687x.2019.02009 导电聚合物又称导电高分子材料，指的是分子链中含有 π-共轭体系结构，通过化学或者电化学掺杂等 手段使其由绝缘体转变为导体的一类聚合物。导电聚合物材料可以分为结构型和复合型两大类，结构型导 电聚合物是指聚合物本身具有导电性或者是经过掺杂处理后具有导电性能的聚合物材料，而导电聚合物复 合材料，是以常用的聚合物为基体，采用物理化学的方法与各种导电性物质复合得到的既具有一定导电功 能又具有良好的力学性能的多相复合材料。导电聚合物由于制备方便、具有稳定的电学行为和良好的生物 相容性被广泛应用于生物医学工程领域 [1-4]，如生物传感器，神经电极，生物执行器，药物递送系统，组 织支架等等。近年来，导电聚合物的研究引起了科研工作者广泛的兴趣，一大批性能优异的导电聚合物材 料被研究和报道，许多工作见诸于 Nature, Science 等顶级期刊。但是截至目前，有关导电聚合物的研究还 不能满足人类在生物医学方面的需求。作为电功能性材料，导电聚合物的研究和发展十分迅速，构筑设计 方法简便、应用价值高、生物相容性优异的导电聚合物是未来研究发展的方向之一。本文重点介绍了近年 来导电聚合物材料在生物医药方面的应用研究动态，分别阐述了导电聚合物在组织工程学和再生医学以及 蛋白冠等方面的应用，总结与分析了导电聚合物材料相关的应用，并展望了其未来的研究和应用前景。 1 组织工程学和再生医学 导电聚合物的种类较多，易于生产制造，成本低廉，且体积小质量轻，特别是通过对聚合物分子结构 的合理设计，可以制备出具有特殊功能的聚合物材料，例如，电气性能、光学性能、力学性能等，具有可 加工性和环境稳定性等。随着人口老龄化的形势变化，癌症和器官衰竭等疾病的负担将增加，导电聚合物 在组织工程器官和干细胞等再生医学以及对受损器官的基因传递的作用越来越重要，开发功能性的三维支 架是导电聚合物能够成功用于这些领域的关键。 1.1 神经系统 与外周神经系统和中枢神经损伤相关的疾病为再生受损神经提供了重要的动力。通过自体移植可以治 疗节段神经缺损 [5]，但它存在严重的缺陷，如获得足够大小和长度的必要供体神经很难，移植神经和宿主 神经之间复杂的解剖错位等等，这些限制因素妨碍了节段神经损伤手术的发展。 近些年来，研究者们通过一系列工艺构筑得