Polysaccharid-baserede membraner med høje vådmekaniske egenskaber til knoglereparation

I øjeblikket spiller membranmaterialer en vigtig rolle i vævsreparation, især polysaccharid-baserede membraner, hvilket tiltrækker meget opmærksomhed på grund af deres fremragende biologiske egenskaber. Imidlertid begrænser dårlige mekaniske egenskaber af polysaccharid-baserede membraner under våde forhold alvorligt deres in vivo applikationer. Fremstillingen af ​​polysaccharid-baserede membraner med både robuste vådmekaniske egenskaber og fremragende biologiske egenskaber er fortsat udfordrende og er værd at undersøge.

Forskere ved University of Science and Technology i Kina har for nylig offentliggjort en forskningsartikel i National Science Review i et forsøg på at løse denne udfordring. De foreslog en bioinspireret mekanisk forstærkningsstrategi baseret på heterogen tværbinding og hydrering (HCH) af molekylært/nanoskala dual-netværk.

Ved det nemme kemiske princip (Ca ²⁺ tværbinding og invasion af vandmolekyler), kan forskere regulere heterogeniteten af ​​strukturen og sammensætningen af ​​målrettede nanokompositmaterialer. Her ligger heterogeniteten i tværbindings- og hydratiseringsprocessen, som selektivt forekommer i det molekylære netværk. Det molekylære netværk gør membranen blød og fleksibel (indeholder vand), mens det uforstyrrede nanofibernetværk kan bære ekstern belastning for at give mekanisk støtte.

Som en demonstration, en dobbeltskala-netværk nanokompositmembran sammensat af Ca ²⁺ -tværbundet-og-hydratiseret natriumalginat (SA) molekyle-netværk og bakteriel cellulose (BC) nanofiber-netværk blev fremstillet. Mekaniske eksperimenter viste, at nanokompositmembranen i dobbeltskala-netværket udviser fremragende vådmekaniske egenskaber såsom styrke, sejhed og suturkraft.

Samtidig viste den biologiske evaluering og in vivo-eksperimenter (såsom hundemandibular defekt reparationseksperimentet), at den funktionaliserede membran besidder gode biologiske egenskaber (såsom celleadhæsionsevne, cytokompatibilitet, antibakteriel evne og osteogen evne), hvilket indikerer det store biomedicinske anvendelsespotentiale af den dobbeltskala netværks nanokompositmembran.

Den bioinspirerede mekaniske styrkelsesstrategi for HCH af molekylært/nanoskala-dobbeltnetværk, der foreslås i dette arbejde, er universel og ville give vigtig indsigt i design og fremstilling af avancerede polysaccharid-baserede biomaterialer, der anvendes i det biomedicinske område.

Flere oplysninger: Jian-Hong Xiao et al., Bioinspirerede polysaccharid-baserede nanokompositmembraner med robuste vådmekaniske egenskaber til guidet knogleregenerering, National Science Review (2024). DOI:10.1093/nsr/nwad333

Leveret af Science China Press