pH响应性材料在骨组织工程中的药物递送应用2025-07-31 08:32:28
pH响应性材料在药物递送中也发挥着重要作用。聚合物、胶束或脂质体等通过特定化学功能，响应pH值变化，通过产生线性、支化结构或聚合、去聚合作用，广泛应用于药物递送。因此，pH响应性材料将可调节的形貌及功能化的特点与递送、释放具有成骨功能的生物活性分子的功能相结合，为4D生物打印提供了新的可能。通过合理设计材料体系及结构，可通过多刺激响应的协同作用，实现骨缺损修复的精准动态调控。Li等构建了光-磁双响应的复合支架，通过NIR照射，使得复合支架能够实现形状记忆恢复，并施加静态磁场，使得支架与骨缺损边界更加匹配，并通过体外实验证明该复合支架显著提高了成骨细胞的成骨及矿化能力。此外，Xiu等构建了一种具有pH响应及光响应的复合水凝胶。在酸性条件下，该复合材料表现出较强的氧化酶和过氧化物酶活性，抑制细菌的增长；在中性条件下，其过氧化氢酶活性增强，有助于减轻局部炎症反应。此外，该材料在NIR照射下具有良好的光热效应，有利于促进成骨和血管生成。但是，在进行多响应性材料设计时，也要注意不同刺激之间的相互影响。例如酶响应性材料可能会在UV及NIR的照射下失去响应能力以及高湿度环境下可能会延缓温度响应材料的形变速度等。因此，多刺激响应材料在骨缺损修复中展现出巨大潜力，但需平衡不同刺激间的相互影响，才能精准调控骨组织缺损的修复。
在骨组织工程中，4D打印技术通过把具有优良性能的生物材料与多重响应机制结合，在血管化骨再生、药物递送系统、干细胞增殖及分化以及软骨再生领域取得了丰富的研究成果，为解决加速骨再生等重要难题提供了解决思路。但是，目前4D打印技术在实际应用中仍然存在可用材料较单一、设计复杂、精确度不足等技术瓶颈，同时该技术目前也只存在于研究及理论阶段，并未向临床进行转化。
出自《4D打印技术在骨组织工程中的研究进展》 作者:王培煜，石雅茹，孙一帆。
