För närvarande spelar membranmaterial en viktig roll i vävnadsreparation, särskilt polysackaridbaserade membran, som lockar mycket uppmärksamhet på grund av deras utmärkta biologiska egenskaper. Men dåliga mekaniska egenskaper hos polysackaridbaserade membran under våta förhållanden begränsar allvarligt deras in vivo-applikationer. Tillverkningen av polysackaridbaserade membran med både robusta våtmekaniska egenskaper och utmärkta biologiska egenskaper är fortfarande utmanande och är värt att utforska.
Forskare vid University of Science and Technology i Kina publicerade nyligen en forskningsartikel i National Science Review , försöker ta itu med denna utmaning. De föreslog en bioinspirerad mekanisk förstärkningsstrategi baserad på heterogen tvärbindning och hydratisering (HCH) av molekylärt/nanoskala dubbelnätverk.
Enligt den lätta kemiska principen (Ca 2+ tvärbindning och vattenmolekylinvasion), kan forskare reglera heterogeniteten i strukturen och sammansättningen av riktade nanokompositmaterial. Här ligger heterogeniteten i tvärbindnings- och hydratiseringsprocessen som selektivt sker i det molekylära nätverket. Molekylnätverket gör membranet mjukt och flexibelt (innehållande vatten) medan det ostörda nanofibernätverket kan bära yttre påfrestningar för att ge mekaniskt stöd.
Som en demonstration, ett dubbelskaligt nätverk av nanokompositmembran bestående av Ca 2+ -tvärbundet-och-hydratiserat natriumalginat (SA) molekyl-nätverk och bakteriell cellulosa (BC) nanofiber-nätverk tillverkades. Mekaniska experiment visade att nanokompositmembranet i dubbelskala nätverk uppvisar utmärkta våtmekaniska egenskaper såsom styrka, seghet och suturkraft.
Samtidigt visade den biologiska utvärderingen och in vivo-experimenten (såsom försöket att reparera underkäksdefekter hos hund) att det funktionaliserade membranet har goda biologiska egenskaper (såsom cellvidhäftningsförmåga, cytokompatibilitet, antibakteriell förmåga och osteogen förmåga), vilket indikerar den stora biomedicinska applikationspotentialen hos det dubbelskaliga nätverkets nanokompositmembran.
Den bioinspirerade mekaniska förstärkningsstrategin för HCH av molekylärt/nanoskala dubbelnätverk som föreslås i detta arbete är universell och skulle ge viktig insikt i design och tillverkning av avancerade polysackaridbaserade biomaterial som används inom det biomedicinska området.
Mer information: Jian-Hong Xiao et al, Bioinspirerade polysackaridbaserade nanokompositmembran med robusta våtmekaniska egenskaper för guidad benregenerering, National Science Review (2024). DOI:10.1093/nsr/nwad333
Tillhandahålls av Science China Press
