水凝胶在精确组合的病理生理刺激下提供功能性治疗的能力2024-08-30 08:58:54
目前, 全周期自适应生物材料还未有大量报道, 仅有少许研究对其进行了初步探索.例如针对如何使生物材料对微环境中多种因素刺激产生智能响应的问题,Badeau等人设计了一种基于逻辑的肽水凝胶平台,该平台能够同时感知多个生物信号的输入并遵循基于布尔逻辑的算法来提供功能输出,进而通过合成不同刺激响应逻辑的交联剂来更改输入和输出间的逻辑关系.为了证明该水凝胶在精确组合的病理生理刺激下提供功能性治疗的能力,他们将化疗药物阿霉素负载在基于与门逻辑的水凝胶中,其只会在金属蛋白酶和GSH同时存在时释放DOX.该水凝胶对癌症微环境多因素的高度特异性降解,能够根据疾病定义的外部因素组合精确控制药物释放,提高治疗可控度.针对生物材料在生理环境中,如何智能自主调控自身性能的问题,Orrego等人受骨骼矿化过程的启发,报道了一种可根据外部机械载荷实时调整其机械性能的自适应材料.该材料可产生与外部机械刺激成比例的电荷,诱导周围介质中可用资源（例如矿物离子）的矿化，这种矿化机制使高应力区域自动强化,进而可以通过调控应力分布形成具有强度梯度的材料,同时有效提高材料对高应力的耐受,防止材料断裂和崩坏。
上述工作虽然完成了生物材料智能、综合响应微环境的初步探索,但是仍缺乏全周期适配时必需的时空响应特性.针对这一问题,Salinas等人将酶可裂解的肽序列掺入聚乙二醇水凝胶中,以诱导人间充质干细胞向软骨细胞分化.设计的肽序列含基质金属蛋白酶13主要裂解位点和主要纤连蛋白结合位点精氨酸-赖氨酸-天冬氨酸。
出自《应对老龄化所致慢病的智能生物材料》作者:袁月辉, 黎谨, 周亚鸣.
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