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ISSN: 2321 - 6212
高分子材料、材料科学与工程学院,同济大学,上海201804,p . r .中国
收到的日期:01/09/2017;接受日期:11/09/2017;发布日期:21/09/2017
DOI: 10.4172 / 2321 - 6212.1000191
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自修复聚合物水凝胶有能力恢复其结构和功能损伤,这是极具吸引力的新兴生物医学应用。自我修复与多功能属性作为一种重要的生物材料类水凝胶被广泛用于传递细胞,基因、药物等等。除了高含水量与细胞外基质(ECM)相似,水凝胶降解等也需要满足可以使支架的生物相容性要求严厉,注射和良好的粘合度,发展更多的功能和更聪明。基于近年来生物医学的重要研究支架,我们回顾自愈合水凝胶的广泛使用的机制,与关注的设计可以使支架的生物相容性及其相关的生物医学应用。未来的关于未来的发展潜力在功能和智能方面也发表了。
自我修复水凝胶,细胞外基质,纳米粒子
自愈可以被定义为一个字符来治愈微观——或者macro-breakage表面和内部自主,恢复原始的强度和功能材料,采用从活体(1,2]。就像细胞的增殖和分化协助器官的自动复位,邦德的原子在两个接口之间的联系可以帮助非生物材料的自愈合。在过去的几年里,自我修复和自修复能力吸引了太多的关注,因为它可以保持材料耐用和安全。一旦出现破损,保持新鲜的表面暴露在对方一段时间,所以材料可以自愈3]。在宏观层面上,两个部分的骨折可以形成表面的裂纹基本上是无形的,甚至比新皮肤光滑。在微观层面上,两个合并和渗透,最后得到力量与最初相比,所示图1。自愈是非常理想的脆弱的应用程序,如表面涂料、超级电容器等等(4- - - - - -7]。
图1:自愈的机制水凝胶。材料的表面分子伸展,渗透,形成化学或物理债券,这样整个碎片恢复。
水凝胶存储多水在3 d网络被认为是一个重要的一类生物材料基于相似的结构与细胞外基质(ECM)。水凝胶可以形成不同的物理形式,包括纳米颗粒、微粒、涂料、电影和板(8]。然而,水凝胶通常具有机械性能差是脆弱的破坏结构的完整性。生物材料,自愈性,表现整体所有的时间,这样他们切断了与复杂的环境。换句话说,自我修复赋予材料多于一个的生活。有很多潜在的自我治疗相关性水凝胶在生物传感器领域,伤口敷料、形状记忆材料、生物载体(9- - - - - -17]。
传统上,修复受损材料的焊接、粘、钉或修补。自愈使材料来修复裂缝本身以最小的干扰。下面的五个步骤解释了各种材料的自愈机制:1)材料损伤引起裂纹。2)产生的损伤引起的“流动相”(理想情况下)或由外部刺激。3)损害可以逐渐填满,因为指示物质运输损坏的网站和随后的本地修复反应。4)分子之间的距离足够近,确保裂纹表面通过物理交互和/或化学键连接。5)在伤口愈合后,分子分布均匀,导致完美的复苏的最佳力学性能(1]。然而,不同的材料所需的条件可能有所不同,因为他们的内在属性。毫无疑问,自我修复可以应用更容易比金属或陶瓷聚合物,由于特殊的聚合物的分子结构和它们使用的温度范围。的愈合剂一步是至关重要的。灵感来自于生物系统,胶囊和血管,是主要手段传输自愈功能材料或结构(18]。然而,胶囊和vascular-based材料愈合时间有限,这被认为是不可逆的(19]。目前,越来越多的研究关注的是可逆的方法。根据交互类型的交联剂,自我修复水凝胶可以分为两类:化学和物理交联。网络在化学水凝胶是由可逆共价键,永久链接DA等反应,二硫键,和acylhydrazone20.- - - - - -25]。通常化学水凝胶需要刺激和愈合剂引发自愈。物理网络形成一个可逆网络基于共价债券,如疏水作用、氢键、π-π叠加,metalligand和主-客体相互作用[26- - - - - -35]。
支架植入或注射,用于传递细胞,基因和药物进入体内。有不同形式的聚合物支架对细胞/药:(1)一个典型的三维多孔矩阵,(2)一个nanofibrous矩阵,热敏的溶胶-凝胶转变水凝胶(3),(4)多孔微球(36]。支架提供一个合适的基质细胞粘附、增殖、分化和迁移。自我修复水凝胶与容易可调生物化学和生物物理属性提供了许多有利的功能医学支架(37]。生物相容性的ECM性质和多孔结构为治疗提供足够的安全空间代理(包括基因)和细胞。然后逐渐降解交联分帮助包容逐渐释放,避免多个剂量和高剂量的毒性。从临床医学的角度来看,夹杂物注入后组织预聚物混合形成随机形状支架有一定的强度和附着力,使手术操作方便,减轻病人的痛苦,减少移植的风险。本文关注的设计可以使支架的生物相容性及其相关的生物医学应用。功能和智能的发展方向进行了展望(图2)。
图2:抽象的点评:四个材料设计原则、三个主要夹杂物和自愈生物支架的未来发展。
生物医学支架与主细胞或药物播种前植入为了创建一个新的中心组织的形成。从混合移植过程中,为了保证安全,功能,有一些原则选择材料。
生物相容性
生物材料的生物相容性是主要的因素。生物相容性反应包括生物,物理和化学材料和生物宿主之间的相互作用在具体的实际应用。为了满足支架的要求,收养活体材料应该是无害的。使用最广泛的是简单的链聚合物,如聚乙二醇(PEG)、聚丙烯酸(PAA)、聚乙烯醇(PVA),具有清晰的结构和修改(22,38]。另一个重要的种是聚合物的性质,导数多肽多糖,如胶原蛋白、透明质酸、海藻酸凝胶,葡萄糖、壳聚糖、甲壳素、纤维素(22,39- - - - - -43]。保利(L-glutamic酸)(PLGA)是一种理想的多肽,具有无毒性、亲水性、生物降解性,避免抗原性和免疫原性(44]。富人在侧链羧基可以执行各种各样的化学改性。阴组(45]报道可注射原位self-cross-linking海藻酸水凝胶基于PLGA的软骨组织工程在2014年。PLGA的ALG类似于细胞外基质蛋白质和多糖,分别。他们还建立了一个自愈水凝胶之间的主-客体相互作用胆固醇修改triblock聚合物(PLGA-b-PEG-b-PLGA) -g-Chol)和β-cyclodextrin修改PLGA段(PLGA-β-CD),提供一个合理的方法应用于组织支架(34]。
除了材料的选择,填补的差距也是值得考虑的相互作用(46]。轻度交联反应催化的酶可以形成最先进的生物活性水凝胶容易和有效。保持酶的交联方法被认为是一个仿生合成方法可以使水凝胶的生物相容性。大多数酶参与交联酶反应,自然地发生在我们的身体与水环境在中性pH值和介质温度。辣根过氧化物酶(合)被定义为一个类的hemoprotein催化苯胺衍生品或苯酚形成碳碳键或碳氮键的条件下过氧化氢(47]。此外,水凝胶的物理和化学性质,如凝胶率、机械强度和多孔结构,可以很容易地控制通过调整合的活性。合介导的原位研究水凝胶的形成主要关注自然派生的物质,如透明质酸、海藻酸、右旋糖酐、明胶和壳聚糖。在徐的工作,一个注射通过催化合成多肽水凝胶交联使用辣根过氧化物酶(合)和过氧化氢(H2O2)[48]。主要的网络是由4-arm聚(乙二醇)-block-poly (L-glutamic酸)(PEG-b-PLGA)嫁接酪胺和循环RGD-containing肽。合上催化酚羟基酪胺相互联系。雷竞技网页版这个过程很容易操作和有很好的cytocompatibility。
注入能力
注入能力意味着材料剪切应力下的剪切稀化特性的针,这是自愈的反映(49]。剪切稀化水凝胶中所示图3在水溶液是一种亲水聚合物网络建立基于物理动态债券,这是不足以打破在压力之下,有一个趋势链接没有压力。原位凝胶保持在注入流动性,形成随机需求的形状,使药物,蛋白质、生物量、代理或细胞注射部位。剪切稀化水凝胶的优点是可逆过程下的液化剪应力和凝胶特性的快速复苏后停止剪切力和不需要化学反应凝胶。减轻病人的痛苦,减少复杂的手术风险。
图3:可注射水凝胶的溶胶-凝胶转变不同过程中交付。
并不是每一个自我修复水凝胶可以作为可注射水凝胶。有四个基本原则来判断:1)活动包含的空间和时间分布;2)注射后迅速形式和愈合的能力;3)包含的不断释放率;4)组织发展的匹配的凝胶降解率(50]。胡安王等人合成和小说特征situ-forming polyamidoamine (PAMAM)聚合物水凝胶(DHs)具有可调特性准备通过高效aza-Michael加成反应(51]。乙酰化作用通过乙酸酐与不同程度的基础上进行了PAMAM树形分子G5,所以水凝胶可以获得不同的固化时间,流变特性、网络结构、扩张和分解特性,以图形方式描述图4。可注射水凝胶可以提供原位组织再生和再生的支架,但凝胶降解前组织改革限制了凝胶提供物质支持的能力。优化基于当地环境的退化率已经接近使用hydrolytically和酶降解材料。然而,解耦与降低细胞渗透材料机械稳定性证明极具挑战性。格里芬表明这个缺点可以通过注射,规避相互关联的微孔从微凝胶凝胶支架组装积木的化学和物理性质可以通过微流体制造定制的(52]。
图4:(A)计划的乙酰化G5 (G5-Acx)合成和Aza-Michael G5的加成反应或G5-Ac PEG-DA;(罪犯)乙酰化作用对形态的影响,凝固时间和解体的聚合物水凝胶:(B)凝固动力学聚合物水凝胶作为乙酰化程度的函数和聚合物浓度;在pH值7.4 (C)解体PBS 37°C;(D) SEM显微图(复制许可)[51]。
机械性能
水凝胶由于其内在结构的不均匀性或缺乏有效的能源耗散机制,通常有可怜的流变和机械性能53]。尽管水凝胶似乎脆弱,有许多组织如(肌腱、韧带、半月板和软骨)甚至在hydrogel-like动物(水母、海葵)状态(54]。他们展示优秀的机械性能包括柔软、韧性和耐冲击。这些hydrogel-like组织固定聚合领域(有些人甚至包括水晶域)在中尺度引起微妙,复杂,多种非共价相互作用(内部/ inter-molecule)。通过这种方式,这些hydrogel-like组织的联合机械强度增加到一个不可思议的水平。从自然倾斜,非共价交联的引入和适当的分子和结构设计合成水凝胶可以提供一组漂亮的属性:改善强度、韧性、弹性、加工性能和动态适应性。
为了提高凝胶的机械性能,通常的方法是将多个交联机制在凝胶网络结构(55,56]。例如,强度较低的债券,可逆和快速响应特性用于快速原型的凝胶,和复合强度更高,永久,但慢的反应键是用来提高凝胶的稳定性。在先前的研究中,出现了利用分子的性质,如低临界溶解温度(LCST),离子交联或形成超分子自组装和快速凝胶的交联机理的第一行。该方法选择性的分子。可生物降解的聚阳离子、mPEG-g-PEAD被同时接枝丁设计的精氨酸(Arg-OH)聚天冬氨酸甘油二酯(PED)和PEAD元羧酸酸终止(mPEG-COOH)挂钩。这种聚合物然后混合α-CD肝素形成超分子网络。快速凝胶化是由于同时形成支化聚合物结构和生物物理学交联。第一交联形成的主客体mPEG-graft和包容,然后mPEG /α-CD复合字符串之间的自组装生成纳米晶体领域作为主要的交点。同时,下垂的精氨酸图案与正电和负电肝素二次交联形成强烈的静电相互作用。
另一种方法是提高复合材料的力学性能和流变性能通过混合填料(57,58]。在纳米尺寸效应,特别是填料比表面积效应和量子隧道效应。大量活跃的站点可以均匀分散在聚合物基质中,和他们提供连接键矩阵来提高水凝胶的硬度。西蒙·Unterman et al。59)设计了一个基于右旋糖酐纳米复合水凝胶注射醛和聚(氨基胺)聚合物掺杂层状硅酸盐nanoplatelet填充物。平衡的组件允许nanoplatelets剥落,显著改变小分子溶液流动,促进注入和操纵。重要的是,流变和力学效应依赖于纵横比,高纵横比nanoplatelets力学产生更强的影响和较低的纵横比nanoplatelets流变学有更重大的影响,使近独立控制的流变和机械性能,抽象图5。
图5:形态学和nanofillers分散。(一)Cryo-TEM分散体的四个nanofillers dextran-aldehyde 20%或24.6% PAMAM树形分子小分子的解决方案。比例尺条= 100海里;(B)代表x射线衍射光谱的MMT和圈nanoplatelets dextran-aldehyde 20%或24.6%聚合物;(C) polymer-nanoplatelet率不同导致不同剥落(复制许可)[59]。
附着力属性
组织粘合剂材料生物医学中起着重要的作用脚手架。附着力属性可以分为两类,组织附件和细胞亲和力。
组织附件:材料的self-adhesion可以克服入侵伤口关闭设备,例如缝合线和主食,通常有inclusion-leakage[的缺点60]。在低附着力的组织,如肺和脾、外部材料的应力集中可能会导致手术的失败,和持续的神经损伤和疼痛可能存在。常用的胶粘剂通常不利于强烈粘附强度(纤维蛋白胶)或生物相容性(cyanoacrylate胶)。提高合成材料不同表面的附着力,研究人员研究和开发材料受系统在自然界中发现。结构,微观/ nanofibrillar可以采用从壁虎的脚,在方向纳米头发形式范德华吸引力超过重量。宪法,3,4-dihydroxyphenylalanine(多巴)分泌贻贝,变硬,形成一个胶牙菌斑和足丝复杂的线程用于参考,使这些生物自己固定在湿表面,生理盐水和动荡的环境中61年- - - - - -64年]。儿茶酚能变换醌然后与材料表面上的生物基质,提供附着条件下的酶(例如,酪氨酸酶),化学氧化剂(例如,高碘)或在一个有氧碱性环境中65年]。儿茶酚的一部分能够与金属离子形成强烈的复合物。氢键结构提供了轨迹,可以合并跟踪交互(例如,疏水性和空间)(66年]。二羟基苯丙氨酸和苯邻二酚类似物(例如,多巴胺)具有很好的应用前景在胎膜密封,跟腱修复,伤口缝合技术,细胞和药物输送。陆韩寒等人设计了polydopamine-polyacrylamide (PDA-PAM)水凝胶,具有超强的拉伸性,高韧性,stimuli-free自愈能力,细胞亲和力和组织粘性。足够数量的non-oxidized儿茶酚组粘附的深思熟虑的设计(图6)(67年]。同样值得注意的是,当前的水凝胶可以反复多次坚持不同的表面,而不失去依恋的力量。
图6:(一)合成过程和原理的结构polydopamine-polyacrylamide (PDA-PAM)水凝胶;B)照片(1):没有DA改性,水凝胶不能形成。照片(2):DA改性后,水凝胶被治愈。照片(3):作者的手臂上的水凝胶坚定地坚持;(C)的自愈过程polydopamine-polyacrylamide (PDA-PAM)水凝胶(复制许可)[67]。
细胞亲和力:细胞−细胞相互作用和矩阵−细胞相互作用在调节细胞功能发挥着根本性的作用,包括粘附,形态发生、迁移,增殖,分化和基因表达。研究最广泛的胶粘剂肽在生物材料领域是tri-amino酸序列,arginine-glycine-aspartate或“天”(68年]。因为活性高的孤立的肽,绑定配体在ECM提供锚地细胞粘附与精确的空间和时间控制69年]。周等人介绍了RGD配位聚合物或超分子底物通过相同的自组装机制形成Fmoc-peptide水凝胶(70年]。这种快速观察胶凝材料附着力促进封装真皮成纤维细胞通过特定RGD-integrin绑定,并随后增殖和细胞的增殖。
有许多原始论文,学术论文和专著专注于生物医学支架包容。雷竞技苹果下载这部分介绍了三个主要夹杂物:细胞、基因和药物。
细胞交付
每天人们患有器官损伤,出现了组织工程来解决这一问题需要通过创建可移植的组织或器官的治疗,特别是对于器官没有自愈能力(71年,72年]。水凝胶主要是水化材料发现使用在组织再生的努力作为细胞外基质替代物。传统组织工程方法使用一个“由上而下的方法,种子细胞的支架,将填充和渗透的脚手架。由于有限的扩散性能的仿生支架通常薄或非血管组织,如皮肤、膀胱,软骨可以采用这种方式。目前,新兴的“自下而上”的方法集中在微尺度组织的制造与特定的微体系结构构建块和组装这些单位工程师更大的组织结构从下到上(73年]。细胞可以与不同形状的混合矩阵形式组织构建块。各种方法包括cell-encapsulating微凝胶,细胞聚集,细胞板和细胞打印。
软骨细胞组织工程:关节软骨是一种弹性体具有高含水量。它的主要功能是熊和分发负载和保护软骨下骨。然而,关节软骨几乎没有自我修复能力,由于缺少血液供应和细胞外基质的营养输送。目前,软骨损伤的最佳方式是植入一个功能性组织培养细胞生长的水凝胶。Jianqi王等人准备了一个高强度水凝胶,这包括4-arm星盯住携带乙烯砜和短二硫酚的交联剂,其强度与天然软骨。水凝胶与软骨细胞包含皮下注入了与严重的免疫缺陷小鼠12周(74年]。软骨细胞数量和保存完好的在空间和时间分布的细胞外基质凝胶中被发现。所示的结果图7。
图7:与理想)制备的水凝胶网络结构;B)定量相对软骨细胞的细胞密度从样本收获3、6、12周;C - g): ECM组件生产在不同的时间点在12周软骨细胞/水凝胶结构。显示代表阿尔新蓝染色的图片(C)红色染料O染色;(D)梅森的三色的染色;(E)天狼星红染色;(F) Anti-Col II免疫组织化学染色;(G)在冰冻的软骨细胞/水凝胶结构表示时间点(复制许可)[74]。
心脏组织工程:心肌梗死的死亡率导致发展中国家和发达国家(75年]。心肌组织是导电,其主要功能是传输电子信号诱导的心跳。功能性心肌细胞的显著减少导致myocardiac违规。疾病产生了一系列复杂的过程,如细胞凋亡、瘢痕形成和功能障碍的心脏功能,结构和力学性能,导致心脏停滞。成人心肌被认为是缺乏自我修复组织。目前药物治疗只能添加年的生存。研究表明,有序的电信号之间的耦合和宏观收缩起着至关重要的作用在心脏的发育和功能。电刺激引起细胞超极化和去极化。的细胞与电场强度的工作可能会产生潜在的收缩。刺激能促进心脏胚胎干细胞的发展,提高心肌细胞的表型。 To rebuild the contraction of the infarcted heart, the electroactive materials, such as carbon nanotube (CNT), polypyrrole (PPy), polyaniline (PANI), have been widely studied and applied in the cardiac tissue engineering. Haitao Cui et al. reported electroactive tetraaniline (TA) was introduced to synthesize thermosensitive PolyNIPAM hydrogels [76年]。研究显示添加2-methylene-1 3-dioxepane (MDO) PolyNIPAM-based凝胶提供了生物降解性,并引入tetraaniline赋予了这些共聚物的电特性和抗氧化活性。封装H9c2细胞(鼠心脏成肌细胞)仍高度可行的凝胶矩阵。老鼠的凝胶形成和组织学分析由皮下注射观察生物相容性。此外,H9c2细胞的增殖和细胞内钙瞬变也研究了电刺激(没有)。在体外和体内实验结果表明,电活性水凝胶可以作为可注射对心肌组织工程生物材料。
基因传递
目前,科学家们已经证明了独特的病理基因的DNA和RNA序列杂交的DNA链的互补的核酸序列。基因治疗提供潜在的通过过度刺激组织再生和治疗疾病或沉默靶基因,包括癌症和感染(77年,78年]。因此,它具有重要意义与适当的材料结合遗传代理一个明确的和可逆的方式。然而,它的临床应用受到安全、高效的缺陷基因传递的方法。至少有三个生理障碍,包括细胞膜、核膜和染色体的完整性。水凝胶开发基因渗入的运载系统实现基因转染效率高。尤其是对DNA——或者RNA-functionalized水凝胶已经展示了潜在的应用在药物释放、胞外蛋白的生产,和DNA免疫疗法79年]。李等人建立了一个DNA nanohydrogel通过自组装过程使用三种建筑单位,分别称为y形的单体和三个粘结束(YMA), y形单体B与一个不愉快的结局:)和DNA链接器(路)与两个粘结束,这是二硫化的联系(80年]。廖构造stimuli-responsive DNA-acrylamide-based水凝胶微胶囊的链是由核酸交联的工器和一个组装薄膜的形成水凝胶表面(81年]。因此,数以百计的治疗基因可以自组装成多功能水凝胶直径可控、靶向、可控释放在靶细胞。
RNA-based疗法,如携带(siRNAs),小分子核糖核酸(microrna)反义寡核苷酸(ASOs)、寡核苷酸适配子,合成mrna和CRISPR-Cas9攻击基因和基因产品有巨大的潜力,目前无法治愈,并产生一个新的疾病治疗模式(82年- - - - - -84年]。自从1998年首次报告核糖核酸干扰(RNAi),有极大的兴趣将RNAi疗法应用于基因表达抑制组织病理学。在这个过程中,一个小的双链RNA分子,称为小干扰RNA (siRNA),进入细胞与RNA-induced沉默复合体(RISC),并保持一个互补的信使核糖核酸(mRNA)表达式在沉默85年]。核/ RISC复杂可以有效地抑制细胞的表达基因打靶。核的应用是有限的,因为有一些交付的挑战:1)对血清核酸酶稳定性;2)逃避免疫系统;3)避免非特异性与血清蛋白质相互作用;4)预防肾清除率;5)退出血管达到组织目标;6)带负电因此-细胞条目。有必要设计一个载体来克服这些挑战。一个常见的策略来应对这些挑战是将阳离子聚合物如聚乙烯亚胺(PEI),为稳定核表面的亲水聚合物屏蔽的运载工具,通常聚乙二醇。
王研制出一种可注射水凝胶形成使用聚乙烯胺之间的主客体装配交互(PEI)和聚乙二醇(PEG)的核交付(86年]。改性聚合物形成的复合材料有更高的转染率比裴和耐用性。高浓度的水凝胶具有剪切稀化的特点,创伤后可以快速修复。老鼠测试cy5-sirna水凝胶注射到大鼠心肌组织,导致的表达绿色荧光蛋白的基因沉默cy5-sirna的摄入。
药物输送
ECM和ECM-like材料作为药物载体有很大的潜力。水凝胶支架结合各种生长因子(GFs),肽或其他药物显示了控制细胞生长的能力,移民,和生存。许多方法已经开发控制的药物,如degradation-based交付系统,affinity-based交付系统,固定化药物输送系统和电控制药物运载系统(87年]。根据这些方法,一个特定的结构或功能组可以设计成水凝胶聚合物控制降解时间,结合药物,或对环境的反应。水凝胶矩阵作为药物输送图书馆,缓慢释放药物控制,使血液中药物的浓度更稳定在很长一段时间,也适用于更大的分子,如多肽和蛋白质。由于水凝胶的降解或侵蚀本质上是包版本的原因,和扩散机制起有限的作用。因此,频繁和高剂量的药物可以避免,导致减少毒性和潜在的副作用。水凝胶矩阵创建一个水环境,防止早期降解的药物,提高药物的半衰期。因此,提高水凝胶的稳定性具有重要意义在释放时间延长。凝胶降解时间可以增加通过增加凝胶互连点的密度,降低分子链的长度,改变肽序列。
Malgosia等人合成的水凝胶的物理和化学双重交联机制基于甲基纤维素和测试其释放速率和生物相容性作为药物载体蛋白(88年]。工作证明的实际应用注射,长期的药物输送系统,在大鼠脊髓损伤(SCI)可以从中受益。
Oyen显示注射两性分子的组成的hexapeptide H-FEFQFK-NH2(89年]。小分子肽、蛋白质,作为三大代表药物直接体内荧光和核成像可视化。这项研究说明了肽的释放机制水凝胶系统:水凝胶的侵蚀是负责控制释放。
功能性血管受损区域的形成是至关重要的对于修复皮肤伤口,修复骨和骨骼肌等特定的组织类型。新形成的血管提供氧气和营养支持细胞生长和新陈代谢。血管生长因子的传播(GFs)被广泛用于治疗血管的生长。然而,外生GFs,通常在形式的重组蛋白在临床应用中,受阻的稳定性和疗效。直接注入通常带来许多问题,如/ GF的快速退化变性,体内半衰期短、致癌风险的过度消费。因此,它是一种有效的治疗提供涂层生长因子凝胶到指定的位置。谢长廷提出了一个新型的chitosan-fiber蛋白质互穿网络(CF-IPN)形成水凝胶具有良好的自愈和血管生成[90]。自我修复水凝胶注射特征并在两周后下降70%。血管内皮细胞培养在CF水凝胶可以形成结构类似于毛细血管。此外,在斑马鱼的卵细胞空间,注入CF水凝胶促进血管生成和保存的血液循环缺血后肢的老鼠。
自我修复水凝胶提供了很多优势生物医学支架由于易于修改和similar-to-ECM结构。为了迎接挑战的细胞,基因和药物输送、材料设计原则开发。生物材料的生物相容性是地下室,而力学性能是关键,水凝胶应该克服。注入能力和粘附是采用方便和安全。
基于上面的自愈合水凝胶的性能,它具有广阔的应用前景在生物向量。为了扩大水凝胶的应用,仍有许多聪明的空间和多功能自愈合水凝胶。Stimuliresponsive水凝胶,尤其是快速反应在温和的条件下,形成一个有吸引力的方法制造的“智能”响应表面,膜,传感器与各种传导机制、微观/ nanoactuators和胶囊(91年- - - - - -93年]。从stimuli-responsive聚合物水凝胶的合成,然后周围的溶液的变化(例如,pH、离子强度、温度、电场、溶剂或磁场)可能会导致聚合物链的构象转变,形成链间交联聚合物凝胶点。变异的肿胀程度的凝胶材料,球形线圈的这些线的转变被认为是凝胶材料的体积变化,指材料的许多性能的变化:折射率、渗透率、弹性模量、界面张力、附着力等。反应被认为是智能材料的体现。多功能属性,如超高强度、高吸水性树脂、导电、防污、抗菌,可以综合到相同的水凝胶在未来“一个注入,多个治疗”(94年- - - - - -99年]。
作者感谢项目的金融支持科学研究基金会赞助的归侨学者、国家教育部和国家关键技术研发项目(没有。2012 bai15b061)。
