生物多功能貼片
關注創建者：匿名 創建時間：2021-07-23
生物多功能貼片的實例教程
【摘要】
開發具有天然細胞外基質樣結構、在濕潤狀態下具有優異的高粘附性、自愈能力、抗菌活性和促進組織愈合的有利細胞反應的生物多功能貼片在臨床應用中非常受歡迎。最近，青島大學附屬醫院胡繼霖副主任醫師，與青島大學周祺惠特聘教授科研團隊通過偶聯羧甲基殼聚糖（CMCS）和四臂聚（乙二醇）醛（4-arm-PEG-CHO）開發了生物多功能復合水凝膠，用于全層腹壁缺損修復。制備的水凝膠表現出優異的自愈合和機械性能，在濕態下具有高粘附力，以及顯著的抗菌能力。
體外細胞實驗表明，水凝膠結合重組牛堿性成纖維細胞生長因子顯著促進細胞增殖，進而加速大鼠模型全層腹壁缺損修復。組織形態學評估表明，與臨床使用的商用聚丙烯網相比，設計的水凝膠貼片通過上調 Ki67 的產生、促進膠原蛋白的形成、誘導新生血管形成和抑制炎癥，促進腹壁組織的厚度和完整性的增加。通過降低 IL-6、TNF-α 和 IL-1β 的表達。結果表明，這種新型生物多功能水凝膠貼片在治療全層腹壁缺損方面具有巨大潛力。相關論文以題為Bio-Multifunctional Hydrogel Patches for Repairing Full-Thickness Abdominal Wall Defect發表在《Advanced Functional Materials》上。
【主圖導讀】
圖1
A) 4-arm-PEG-CHO 的 1H NMR 譜。B) CMCS、4-arm-PEG-CHO 和復合水凝膠的 FTIR 光譜。C) CMCS 溶液、用紅色顏料染色的 4
-
arm -PEG-CHO 溶液和形成的水凝膠的照片。D) 凝膠 1-3 的凝膠點。
圖2
A) 水凝膠放大 500 倍的 SEM 圖像。
展開 【總結】
團隊報道了一種具有生物啟發性的設計和方法，
可以牢固地整合臨床上使用的外科手術縫合線，堅韌的水凝膠和各種功能材料。在縫合線
-護套界面處實現了牢固的粘合，并通過廣泛的實驗表征和計算仿真得到了證實。開發了一系列的TGS縫合線，這些縫合線實現了卓越的生物力學性能和多種功能。TGS縫線在不影響拉伸強度的情況下，表現出組織狀的剛度，低阻力和在接觸組織上的摩擦力。縫合線護套提供了多功能平臺，可將縫合線與功能材料融合在一起，以進行診斷，監視和治療功能。
在一個用于高級傷口管理的平臺上，展示了抗感染，傷口床pH感應，藥物輸送
和
NIR生物成像的應用。TGS的輕而易舉的出現表明其他基于纖維的設備（如紡織品和織物）具有廣泛的設計靈活性。該平臺是集成水凝膠技術，功能材料和基于纖維的設備以開發下一代多功能材料的重要一步。這項工作將為外科工具，可穿戴和可植入設備，軟機器人以及纖維和紡織材料的開發開辟新的途徑。
參考文獻
：
Science Advances 07 Apr 2021:
Vol. 7, no. 15, eabc3012
DOI: 10.1126/sciadv.abc3012
版權聲明：「
高分子材料科學
」是由專業博士（后）創辦的公眾號，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！
展開 較大的表面積和功能化的適應性使石墨烯基納米復合材料成為固定各種生物分子、蛋白質和酶的理想納米載體。石墨烯納米結構被各種功能基團（即羥基、羧基和環氧化物基團）功能化后，有可能引入新的特性，從而提高固定化生物催化劑的性能，如增強在活體中的運輸能力，保護其免受蛋白酶的作用，促進電子轉移到蛋白質，以及在微芯片生物反應器和微型設備中有效整合酶。在此，我們介紹了目前在利用石墨烯納米材料進行酶固定化，為一系列生物技術應用開發強大的納米生物催化系統方面的進展。在總結了基于石墨烯的納米材料的工程和酶與材料的協調以提高催化性能之后，我們特別強調石墨烯和基于石墨烯的納米結構作為理想的支持基質，為多方面的生物技術應用開發多功能納米生物催化系統的前景。在這個快速發展的領域，我們也概述了可能的挑戰和基于未來的觀點。
ABSTRACT: Given the extensive surface area and unique physicochemical attributes, including high mechanical stiffness, elasticity, strength, and superior thermal and electrical conductivity, graphene and graphene-based nanostructured materials have enticed supreme researcher’s interest in diverse fields, such as energy storage, catalysis, environmental sensing, and remediation.
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【科研摘要】
基于生物分子的納米結構具有固有的多功能性，并具有多種生物活性，可用于癌癥納米醫學。可以精確地編程生物分子的超分子特性，以設計智能藥物傳遞載體，從而在單個設計中實現體內有效傳遞，靶向藥物傳遞和組合療法。最近，
國家納米科學中心
聶廣軍教授
團隊在《
Nature Reviews Materials
》上發表了題為
Multifunctional biomolecule nanostructures for cancer therapy
的綜述。團隊討論了
基于生物分子的納米結構，包括多糖，核酸，肽和蛋白質
，并著重介紹了其為
多功能納米藥物設計
的巨大空間。確定了可以通過基于
生物分子的納米結構解決的癌癥納米醫學中的關鍵挑戰
，并調查了基于生物分子的納米結構的
獨特生物活性
，
可編程性和體內行為
。最后，也討論了基于生物分子的
納米結構的合理設計，表征和制造中的挑戰
，并確定了需要克服的障礙才能實現臨床翻譯。
【主圖導讀】
圖
1：抗腫瘤多功能納米藥物中的功能元素。
圖
2：用于癌癥治療的基于核酸的納米結構。
圖
3：基于肽的多功能納米結構的發展。
參考文獻
：
http://doi.org/10.1038/s41578-021-00315-x
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！
【往期回顧】
《J. Mater. Chem.
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摘要
ABSTRACT
鑒于石墨烯具有廣闊的表面積和獨特的物理化學屬性，包括高機械剛度、彈性、強度和卓越的導熱性和導電性，石墨烯和基于石墨烯的納米結構材料在不同領域引起了研究人員極大的興趣，如能源儲存
因此，這項工作表明生物多功能水凝膠貼片在全層腹壁缺損修復方面具有巨大潛力。
基于擠出的生物打印是一種新興的3D打印技術，適合制造細胞裝載的特殊結構。“生物墨水”影響著打印可行性、結構穩定性，以及打印后細胞的活力。通常，水凝膠是細胞封裝和培養的理想材料，研究人員已經開發了多種通過擠出成形或光照形成水凝膠的生物墨水材料，例如膠原蛋白、海藻酸鹽、明膠甲基丙烯酰(GelMA)、聚(乙二醇)二丙烯酸酯(PEGDA)等。
人體皮膚是一種“智能”的多功能保護性感覺器官，它可以通過各種感知功能 (如機械感、溫度感、痛覺等) 將環境刺激轉化為電信號，這些電信號可以通過相關的神經通路轉換到大腦。近年來，水凝膠成為模擬人體皮膚的感知功能和保護功能的熱點材料。然而，對環境與水凝膠材料之間的界面相互作用的研究卻很少。為此，東華大學武培怡教授課題組開發了新一代的具有診療功能的水凝膠離子皮膚
【科研摘要】
基于生物分子的納米結構具有固有的多功能性，并具有多種生物活性，可用于癌癥納米醫學。可以精確地編程生物分子的超分子特性，以設計智能藥物傳遞載體，從而在單個設計中實現體內有效傳遞，靶向藥物傳遞和組合療法。最近，
國家納米科學中心
聶廣軍教授
團隊在《
Nature Reviews Materials
》上發表了題為
Multifunctional
【科研摘要】
大自然采用了一種引人入勝的策略來制造高性能的生物材料，例如蜘蛛絲，它通過分層結構呈現出無與倫比的剛度，拉伸強度和韌性組合。
然而，制造具有這種優異性能的合成聚合物仍然是一項艱巨的任務。
受到蜘蛛絲中多嵌段骨架和致密氫鍵結合以及貽貝貽貝中微妙的鐵
-兒茶酸配合物的整合的啟發，
南開大學
孫平川教授
團隊
提出了一種具有多功能嵌段模塊的新型分子設計
【科研摘要】
縫合線遍布外科手術
，但是其性能受到與組織的機械不匹配以及缺乏先進功能的限制。現有的修改策略會導致縫線的整體性能下降，或者導致易破裂或分層的薄涂層。受腱肌腱鞘的啟發，最近，
麥吉爾大學
李劍宇助理教授
團隊
在《
Science
Advances
》上發表了題為
Bioinspired tough gel sheath for robust
【引言】
通過功能性電子器件來模擬人類皮膚的基本特征是發展智能技術的重要一步，近年來具有類人類感知能力的人工皮膚成為一個重要的研究方向，而其中電子皮膚的研究更吸引了廣泛的研究興趣。電子皮膚需要覆蓋動態且不規則的表面，而且能夠承受多種重復、長時間的機械刺激（比如壓力、應變和彎曲等）。作為多功能傳感器，還要滿足高拉伸性、高靈敏度、寬感應范圍以及快速響應的要求
