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植物基水凝胶作为药物输送剂,兼具抗氧化和抗菌性能

植物基水凝胶作为药物输送剂,兼具抗氧化和抗菌性能

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水凝胶是一类软材料,自首次成功合成以来就引起了众多研究人员的关注。它们的可编程和可调特性导致它们在多个行业中得到应用,尤其是生物医学科学。


水凝胶可以由合成和天然聚合物生产,研究重点是天然、可再生聚合物,因为它们具有生物相容性、资源丰富、生态友好性、成本和可生物降解性。



特别是在组织工程中,水凝胶由于其与人体细胞外基质的结构相似性而被广泛研究。用细胞装载水凝胶提供了一个促进细胞功能、增殖和存活并有助于再生受损组织的三维微环境。使用水凝胶进行组织工程克服了传统策略的局限性,传统策略通常需要多次手术干预,并且可能带来感染风险。


有机溶剂不用于制造支架,优化不同的参数可以控制孔径等特性。植物蛋白水凝胶,例如基于大豆和玉米醇溶蛋白的水凝胶,已被证明是用于药物递送系统和组织工程的有前途的材料。此外,几种植物基聚合物已显示出有效的抗氧化和抗菌性能。


地球上大约有 30 万种已知植物,其中约 5000 种已被研究用于生物医学应用。人类依靠植物获取食物和众多工业活动。因此,存在大量可能具有医学和先进生物医学应用潜力的物种。



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植物含有几种对水凝胶和组织工程中的结构元素具有吸引力的材料,例如纤维素、碳水化合物、蛋白质、核酸、脂质等。此外,研究人员对类黄酮和生物碱等水溶性化合物非常感兴趣。由于环境影响、成本、无毒以及对可再生循环经济的迫切需求,对植物材料的需求不断增加。


需要提高可持续性和不同植物物种的丰度以及它们的初级和次级代谢物和结构成分的化学和物理特性,这促使人们越来越关注合成基于植物的绿色水凝胶。然而,天然状态下的纤维素很难从植物材料中提取,并且高度不溶。


使用毛状纤维素纳米晶体可以实现一锅双功能水凝胶合成方法。亚氯酸盐用于部分氧化纤维素原纤维,从而产生具有羧酸和醛基的双功能原纤维。在温和加热后,这些组会分崩离析。这些纳米晶体的合成形成双功能水凝胶,无需后纯化。


已经研究了几种基于植物的绿色水凝胶,包括化学纤维素水凝胶、物理纤维素水凝胶、基于木质素的水凝胶、基于植物蛋白的水凝胶、基于半纤维素的水凝胶、基于淀粉的水凝胶、基于植物胶的水凝胶、基于大豆的水凝胶和果胶基水凝胶。对植物基绿色水凝胶的合成、表征和性能改进进行了大量研究。


近年来,基于植物的绿色水凝胶已被探索用于各种生物医学应用。已经探索了几种类型的水凝胶,包括纤维素、木质素、果胶和基于植物胶的水凝胶作为药物递送系统。基于大豆和玉米醇溶蛋白的水凝胶是最常用于药物递送的基于植物蛋白的水凝胶。


在组织工程中,木质素、纤维素、半纤维素、植物蛋白、淀粉和果胶基水凝胶已在多项研究中进行了深入研究。在该领域的大量研究中,将纤维素基质与纤维素基质结合已被证明特别有前景。对于药物递送和组织工程,每种水凝胶都具有吸引人的特性,使其适用于不同的应用,许多研究都集中在改善它们的物理、物理化学和机械性能上。


作者提出了几个未来的研究前景,包括水凝胶复合材料、制造工艺的优化、天然植物衍生聚合物的改性以及增强生物降解性的研究。此外,作者强调了未来更多跨学科对话和方法的重要性。


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    2022-04-12 00:06:10 

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