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多糖基薄膜在湿态环境下的力学功用和安稳才能研讨取得新进展

来源:爱游戏体育平台赞助马竞    发布时间:2025-01-07 13:00:05

产品介绍

  多糖基薄膜因其具有生物相容性、生物活性和生物可降解性等而备受医学范畴重视。值得一提的是,多糖基薄膜在生理环境下的力学功用衰减和结构失稳严峻约束了其运用。

  针对该问题,中国科学技术大学俞书宏院士课题组遭到自然界中鱼鳞和皮肤等富水生物安排所具有的分级异质纤维结构及其优异的力学功用和安稳才能启示,提出一种依据分子/纳米双标准网络的非均质交联与水合效果的力学增强机制,从而制备出一种与单标准网络结构资料比较具有优异才能的湿态力学功用的多糖基纳米复合薄膜,进一步将功用化润饰的薄膜运用于引导骨再生研讨,终究展现出所提出的力学增强机制的卓越性并将为辅导制备先进的生物医用资料供给更多或许。相关研讨成果发表于《国家科学谈论》(National Science Review 2024, 11, nwad333),中国科学技术大学沟通属相剑虹、博士生张振邦和李嘉豪为一起榜首作者,中国科学技术大学俞书宏教授和陈思铭副研讨员、上海交通大学医学院隶属第九人民医院邹多宏研讨员为一起通讯作者。

  依据所提出的力学增强机制,研讨团队首要运用海藻酸钠(SA)和细菌纤维素纳米纤维(BC)基元,按序结合钙离子交联和再水合过程,制备出具有异质交联水合双标准网络结构的多糖基纳米复合薄膜。系统性力学测验(包含单轴拉伸、缝线拉伸和原位撕裂拉伸等)依据成果得出,所提出的双标准网络结构复合膜较单一标准网络结构的薄膜在拉伸强度、耐性、杨氏模量、缝线拉力和开裂能等方面均具有十分显着优势(图1)。

  图1.a. 异质交联水合双标准网络结构多糖基薄膜的制备暗示图。b.BC的透射电镜图,呈现出典型的纳米纤维网络结构。c. 多糖基复合薄膜的横截面扫描电镜图,海藻酸钠和细菌纤维素纳米纤维相互交织。d. 具有双标准网络结构的多糖基纳米复合薄膜的归纳力学功用。

  结合理论模仿研讨,进一步剖析该力学增强机制可知,Ca2+交联和水合效果首要发生于SA分子网络结构中,经过Ca2+交联和水合后的SA分子网络结构较为安稳,可起到屏障效果约束水分子的过度侵入浸透。在这种情况下,BC纳米纤维网络结构可免受水分子的侵入影响,有用发挥力学增强的效果。全体上,分子标准和纳米标准两层网络各司其职,终究所构筑的复合薄膜展现出优异的湿态力学功用,可以在湿态条件下安稳存在并供给结构支撑,为其在生理环境的医学运用奠定了根底。研讨团队对所构筑的多糖基薄膜进行壳聚糖(CS)-羟基磷灰石(nHAP)薄层功用化润饰,构筑出双层膜,并对其进行生物学运用探究。系统性的体内、外试验依据成果得出,经过功用化润饰后的多糖基薄膜具有十分杰出的生物相容性、抑菌性和成骨性等生物学功用,展现出在生物医学范畴中巨大的运用潜力(图2-3)。

  图2.a-c.经过功用化润饰而构筑出的双层膜运用于引导骨再生(a.双层膜光学图像,b.双层膜横截面扫描电镜图,c.双层膜运用于引导骨再生暗示)。d-h.双层膜具有十分杰出的生物学功用(d. 生物相容性,e-f.抑菌性,g-h. 体外诱导成骨性)。

  该研讨提出了一种仿生异质交联水合双标准网络结构的力学增强战略,并依据此制备出一种在湿态环境下具有优异才才能学功用的纳米复合薄膜资料,经过功用化薄层润饰展现了该复合膜在生物医学引导骨再生范畴的运用潜力,为先进仿生医用资料的规划制备供给一条合理的途径,将促进有关仿生资料在医学范畴中的运用。

  该研讨遭到新柱石研讨员项目、科技部要点研制方案、国家自然科学基金、安徽省严重根底研讨项目以及中国科学技术大学双一流建造专项资金等项目的赞助。

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