《AM》綜述：刺激響應性納米復合水凝膠在生物醫用領域的應用
此外，盡管水凝膠能作為支架材料促進組織形成，并能夠再現天然細胞外基質的關鍵特征，但其親水的多孔結構會顯著降低疏水活性成分的封裝性能甚至無法控制藥物釋放，而NP對于親/疏水分子都有較好的封存能力，且能實現多種刺激響應性，但其在關鍵部位的非特異性積聚、缺少物理支撐等特點也限制了NP的應用�？紤]到兩種材料的優缺點，目前有不少研究開始將水凝膠和NP結合來制備納米復合水凝膠，并向其中加入多種刺激響應成分來制備復雜的雙功能體。基于此，阿威羅大學的J. F. Mano教授等人總結了目前關于納米復合水凝膠在生物醫用領域的研究進展，并從存在形式和應用兩方面概述了有不同響應性能的納米復合水凝膠的發展情況。
圖1. 刺激響應型納米復合水凝膠對內外刺激輸入動態反應的過程。[內容解讀]1.納米復合水凝膠的設計和組裝方式納米復合水凝膠指含有納米材料的水化聚合物網絡，能通過非共價相互作用或共價連接組裝形成。獨立式體系中只需其中一個模塊間有相互作用，另一成分作為網絡填充成分，通過自交聯形成更牢固的體系；而共依存體系的組裝需要有水凝膠-NP間的相互作用，得到的復合凝膠可能是兩成分的加和或協同作用。復合體系的組裝方式通常分為四種：（1）水凝膠前驅液加在預組裝的NP懸浮液中進行交聯，使粒子在支架中預分布；（2）水凝膠交聯后原位形成NP；（3）水凝膠交聯后，預組裝的納米粒子向內擴散；（4）通過納米粒子作為基質/網絡交聯劑組裝的共依存水凝膠。2.刺激響應型納米復合水凝膠的設計方案NP和水凝膠的結合能形成性能優異的體系，通過刺激響應能將性能進一步擴展。通常復合水凝膠可以解構成NP或水凝膠基質等核心成分，作為材料中的刺激響應或效應模塊，在識別后以輸出形式引起體系變化。除了對單刺激產生響應，生物系統還能配備多種受體對不同的刺激輸入作出反應，并根據組成來識別和處理不同數量的刺激并將其作為初始輸入信號，而納米復合水凝膠的多組分和分級結構也有利于通過結合水凝膠基質和NP來編碼多種刺激響應。開發這種多刺激反應體系對于改善體內藥物運輸的敏感性和順應性至關重要。此外，和活細胞類似，部分NP也能利于自身的轉化能力作為智能轉化成分，通過轉換結點將多種刺激有序連接，并通過NP刺激傳感器對很多曾經無法識別的刺激做出響應。目前的刺激轉換結點大多來自作為天然刺激傳感器的納米材料或能承載刺激轉換特性的NP。而根據所識別的刺激，響應分為單向和雙向兩種模式。
圖2. 刺激響應型納米復合水凝膠的設計策略。3.刺激響應型納米復合水凝膠的生物醫用性能由于設計的靈活性和對內外刺激廣泛的響應性，納米復合水凝膠顯著促進了生物醫學領域的進步。常見的體內刺激包括對氧化還原反應、酶、葡萄糖、溫度、pH等響應；常見的體外刺激包括對熱、光、磁等響應。
圖3. 透明質酸基納米復合水凝膠利用透明質酸酶在感染傷口時的過度表達。
圖4. 磁響應型納米復合水凝膠的按需給藥過程。[結論與展望]與靜態平臺相比，刺激響應型納米復合水凝膠對于開發復雜的生物功能平臺有更明顯的優勢，正如本文所述，NP和水凝膠結合的產物顯示了優異的設計和組裝靈活性，以及對生物醫學性能的增強。但無論其潛力和發展焦點多么引人關注，這種復合材料目前還未獲得監管部門批準在醫療保健使用，如何克服從實驗室到臨床之間的障礙，仍是研究中所面臨的重大挑戰。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202005941
信息來源:高分子科學前沿
本信息源自互聯網僅供學術交流 如有侵權請聯系我們立即刪除
| 溫馨提示：蘇州北科納米供應產品僅用于科研，不能用于人體,不同批次產品規格性能有差異。網站部分文獻案例圖片源自互聯網，圖片僅供參考，請以實物為主，如有侵權請聯系我們立即刪除。 |
下一篇： 納米醫學產品1
