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Generating structurally and functionally programmable hydrogels by biological membrane hybridization

delete2025-09-12
delete0
PRE
AI
F
Feng Wu
H
Huan Chen
刘
刘尽尧 (Jinyao Liu) *
庞燕 封面图
庞燕 (Yan Pang) *
DOI:10.1038/s41596-025-01247-4delete
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摘要

摘要

En 中文
水凝胶作为一种具有良好柔韧性、负载与释放能力以及结构与功能可设计性的三维交联亲水网络,适用于多种生物医学应用。然而,对于体内应用,水凝胶通常因溶胀导致的力学强度减弱、负载释放不可控以及成分复杂等问题,不可避免地阻碍了其进一步转化。尽管已有多种合成方法被报道,但开发一种能够制备具有动态可调结构与功能水凝胶的简便且普适的方法仍然困难。最近,受生物组织启发,我们开发了一种通用的生物膜杂化策略,用于制备结构和功能可编程的水凝胶。具体而言,生物膜被用作交联剂,通过超分子-共价级联反应路线形成交联网络。该方案展示了两种生物膜杂化水凝胶的构建,包括具有溶胀增强力学行为的脂质体杂化类肌肉水凝胶,以及具有增强力学强度、润滑性、抗菌活性和免疫活性的细胞外囊泡杂化类皮肤水凝胶。我们描述了详细的制备过程,并表征了所得水凝胶的结构与功能。我们还通过引入第二网络扩展了该生物膜杂化策略的适用性,以进一步调节仿生水凝胶的结构与功能。该方案提供了一个稳健的制备平台,用于开发具有双重结构与功能可调的水凝胶,适用于不同的生物医学应用。排除反应性基团功能化生物膜的合成,类肌肉水凝胶的制备约需3天,而类皮肤水凝胶的构建约需1天。实施该方案需要具备聚合物改性、水凝胶制备、纳米囊泡、表面功能化和细胞培养方面的专业知识。该方案描述了一种利用生物膜作为交联剂,生成结构和功能可编程水凝胶的通用策略,能够模拟肌肉和皮肤等组织的特性。

期刊

Nature Protocols 封面图
Nature Protocols
IF:
16
论文数:
4.0K
被引数:
5.6W

机构

S
School of Medicine
学者数:
8.6K
论文数: 3.3K
被引数: 5
S
School of Pharmaceutical Sciences
学者数:
1.6K
论文数: 533
被引数: 4
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