Advanced Functional Materials:可注射生物合成水凝胶在外科手术和3D生物打印中的设计准则及研究进展!

可注射的生物合成水凝胶是目前设计细胞治疗载体或开发新的生物墨水时的首要选择,它是基于杂化设计策略制成的一类材料,其能在保持自身生物活性的同时,具有一定的可注射性。然而,当前使水凝胶具备可注射性所需的化学修饰方法对细胞不友好。因此,在存在细胞的情况下,将生物合成水凝胶前体功能化以实现可注射性的研究都在尝试取得平衡,以便在解决可注射性难题的同时保持细胞相容性。近年来,随着许多新的可注射生物合成材料的出现,它们在基于细胞再生医学和生物打印中的影响也越来越明显
以色列理工学院Dror Seliktar教授等人综述了通过快速、细胞相容的物理或共价交联赋予生物合成聚合物可注射性的主要策略,以及在细胞疗法、组织再生和生物打印中使用可注射水凝胶的研究进展。该综述以题为“Injectability of Biosynthetic Hydrogels: Consideration for Minimally Invasive Surgical Procedures and 3D Bioprinting”的论文发表在《Advanced Functional Materials》上。

总结与展望:(1)该综述重点梳理了制备可注射用于体内细胞递送应用和3D生物打印的生物医学水凝胶的设计准则。结合材料的特性,作者考虑了聚合物的选择和对聚合物的化学修饰方法,这些水凝胶可以通过小号注射器原位注射,同时保持细胞和组织的相容性。水凝胶的设计必须符合该材料的预期应用要求,包括细胞封装、蛋白质治疗剂、基因传递或与其他辅助药物作用的相容性。(2)作者从可注射水凝胶体系的交联化学、细胞毒性、机械稳定性和生物降解性方面讨论了面向聚合物工程应用的材料设计,还讨论了此类材料的潜在临床应用,并优先考虑了这些生物材料在再生医学领域的未来前景。随着聚合物化学和材料设计策略越来越与细胞相容,满足注射性所需的化学修饰将产生具有更高临床潜力和更显著临床效果的新的生物合成水凝胶。但作者认为,即使最终的水凝胶产品正朝着特定的临床应用发展,也需要考虑其“兼容性”,特别是对于已建立完善的手术程序,很难大幅改变其标准。(3)作者认为随着新型生物合成水凝胶采用更复杂的化学修饰来实现可注射性设计目标,必须注意将对材料性能的不利影响降至最低,包括改变细胞反应、生物降解性和机械性能。面向应用时,生物活性聚合物的水溶液可能需要低于零下储存以确保足够长的保质期,冻干可能是一种不错的选择。

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202100628

来源:高分子科学前沿
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