《AFM綜述`兩幅圖》生物合成水凝膠的可注射性：考慮到最小侵入性外科手術過程和3D生物打印
2021年5月13日 09:44瀏覽：1846
最近，
以色列理工學院
Dror Seliktar
教授
團隊
在《
A
dvanced Functional Materials
》上發表題為
Injectability of Biosynthetic Hydrogels: Consideration for Minimally Invasive Surgical Procedures and 3D Bioprinting
的綜述。
在設計用于細胞治療的載體或開發新的生物墨水配方時，通常首選注射用水凝膠。
生物合成水凝膠是用混合設計策略制成的一類材料，在保持材料的生物活性的同時，有利于賦予可注射性。使這些凝膠通過特定的交聯途徑可注射所需的化學修飾可能具有挑戰性，并且還使水凝膠對細胞不友好。
因此，在存在細胞的情況下，將生物合成水凝膠前體功能化以實現可注射性的大多數努力都試圖在化學和生物功能性之間取得平衡，以便在解決可注射性設計挑戰的同時保持細胞相容性。
因此，水凝膠交聯策略已經發展為包括使用光引發的“喀噠”化學反應或生物正交反應，并具有快速凝膠化動力學，并且在與細胞相容的水凝膠系統一起工作時所需的細胞毒性降至最低。隨著許多新的可注射生物合成材料的出現，它們在基于細胞的再生醫學和生物打印中的影響也越來越明顯。這篇綜述涵蓋了通過快速，細胞相容的物理或共價交聯賦予生物合成聚合物可注射性的主要策略，以及在細胞療法，組織再生和生物打印中使用所得可注射水凝膠的主要考慮因素。
圖1
常用水凝膠生物加工方法的插圖。
生物合成水凝膠前體由生物和合成成分組成。可以為特定應用添加不同的部分，例如用于受控遞送的藥物。合并細胞以構建活組織替代物或用于局部細胞遞送。液體形式的水凝膠可與原位凝膠技術（藍色）一起使用，以直接給藥。原位凝膠化可以通過物理交聯機制（例如剪切稀化）或通過共價交聯（例如光聚合）進行。水凝膠還可以通過乳化，微流體或超疏水表面預制為微水凝膠（綠色）。可以使用各種技術（紅色）對水凝膠進行
3D打印以構建活組織。凝膠化可以通過剪切稀化后的固有自我修復，也可以通過外部觸發的凝膠化來實現，在這
種情況下，生物墨水在局部沉積后就可以開始交聯。液態水凝膠可以在印刷階段或在支持凝膠浴中交聯以保持形狀。
圖2
用于生物醫學應用的
3D水凝膠細胞封裝的示例。
A）使用微流控設備將人胰島包裹在PEG-4MAL微凝膠中，隨后將其用于移植后的免疫保護（比例尺：200 m）。B）體外藥物篩選平臺采用“人為”腫瘤，這些腫瘤是通過將腫瘤細胞包裹在PEG-纖維蛋白原水凝膠中而產生的。將腫瘤包埋在外部凝膠基質中，其參數設計為促進轉移細胞（紅色）優先于非轉移細胞（綠色）侵入外部分選凝膠（比例尺：500 m）。C）使用具有不同形狀和曲率的內皮細胞接種微通道對組織工程血管進行生物打印。印制的通道模仿用作血管移植物的不同形狀的血管。熒光
珠（綠色）流過微通道，內皮細胞接種的構建體被
CD31（紅色）和細胞核（藍色）染色。
參考文獻
：
doi.org/10.1002/adfm.202100628
版權聲明：「
高分子材料科學
」公眾號旨在分享學習交流高分子聚合物材料學等領域的研究進展。上述僅代表作者個人觀點。如有侵權或引文不當請聯系作者修正。商業轉載或投稿請后臺聯系編輯。感謝各位關注！
技術鄰APP
工程師必備
