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北化徐福建教授团队综述:多糖基水凝胶的设计要点以及应用于伤口愈合的最新进展
2020-02-21  来源:RSC英国皇家化学会

  近日,北京大发排列3大学徐福建教授课题组应邀在英国皇家化学会(RSC)期刊 Biomaterials Science 发表题为“Rational design and latest advances of polysaccharide-based hydrogels for wound healing” 的综述文章。本文综述了多糖基水凝胶的设计要点以及应用于伤口愈合的最新进展,并对多糖基水凝胶常用的交联方法(包括物理交联、化学交联、酶交联等)作了详细介绍(图 1)。

图 1. 多糖基水凝胶的交联方式以及用于伤口愈合的优势和特点

  人体本身可以对小的伤口进行自我修复。但是对于意外事故或战争引起的开放性伤口,或是糖尿病足溃疡、下肢静脉溃疡、压疮等引发的慢性疮口,我们自身的治疗机制往往无法及时发挥作用。这就需要外科的手段来对伤口进行及时有效地治疗。水凝胶可作为伤口敷料,可使伤口与水凝胶之间形成一个有利于伤口愈合的微环境。与传统的伤口治疗方法相比,水凝胶作为辅料可加速伤口愈合,伤口愈合后水凝胶不黏连易于除去。

  水凝胶具有三维交联多孔网络,可吸收高达干重数千倍的水。其结构可调、合成方法灵活,具有良好的理化性能,因此在生物医用材料领域,水凝胶成为许多应用的首选材料。水凝胶按材料来源可分为合成水凝胶和天然水凝胶。研究最多的天然水凝胶是基于多糖和肽构建的水凝胶。其中多糖生产工艺简便,成本低,易于大规模生产,并且多糖具有许多独特的物理和化学性质,如生物相容性、生物降解性和无免疫反应,因此多糖被广泛用于各种生物医学应用。研究较多的多糖分子如图 2 所示。徐福建教授团队通过活性自由基聚合、开环聚合和分子自组装大发排列3设计并制备了多种基于多糖的生物医用材料。多糖结构单元中有大量的可供改性的官能团,可以通过物理交联、化学交联或酶交联构建多糖基水凝胶。物理交联(氢键作用,离子相互作用,结晶,疏水相互作用等,如图 3 所示)的骨架通常是可逆的,在外界刺激下可以断裂或者重建;而化学交联结构相对来说更加稳定。近年来,由于互穿网络水凝胶或半互穿网络水凝胶可以较好的平衡水凝胶强度、韧性以及降解性能之间的关系,因此基于多糖构建的互穿网络水凝胶或半互穿网络水凝胶被广泛研究。

图 2. 几种多糖的结构式

图 3. 几种典型的物理交联方式

  图 4 总结了多糖基水凝胶的特点以及应用于伤口愈合的优势。当水凝胶用于伤口治疗时,水凝胶的各种性能之间是相互联系,相互制约的。如木桶效应一般,当任何一个性能成为短板,将会影响整体的治疗效果,因此,对水凝胶进行合理的设计至关重要。本文讨论了用于伤口愈合的多糖基水凝胶的设计要点,并综述了基于多糖构建水凝胶作为伤口辅料的最新进展。

图 4. 多糖基水凝胶的特点以及应用于伤口愈合的优势

  青岛大学胡浩博士为该综述文章第一作者,并与北京大发排列3大学徐福建教授共为通讯作者。青岛大学为第一完成单位。该工作得到了国家自然科学基金面上项目、北京卓越青年科学家项目,中央高校基本科研业务费专项资金,山东省自然科学基金、中国博士后科学基金资助。

  论文链接:https://doi.org/10.1039/D0BM00055H

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