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四川大学顾志鹏、李乙文《Mater. Horiz.》邀请综述:多酚材料在组织工程支架中的应用
2020-10-13  来源:高分子科技

  多酚广泛存在于植物、动物及微生物等自然界的生命体中,因其独特的化学结构,多酚可以与许多分子形成共价及非共价的相互作用力。另外多酚本身也具有生物相容性、生物黏附性、抗氧化性及抗菌性等优异性能,因而它在生物体内扮演着重要角色。近年来有关多酚用于构筑生物功能材料的报道越来越多,尤其在生物支架材料方向的应用受到众多研究者的关注。


  近日,四川大学高分子科学与工程学院,高分子材料工程国家重点实验室的顾志鹏副研究员李乙文教授Materials Horizons杂志上刊登了题为“Polyphenol Scaffolds in Tissue Engineering”的邀请综述,总结了近年来多酚材料在组织工程支架中的应用进展,着重针对多酚作为结构基元和功能基元在制备组织工程支架材料过程中的贡献,讨论归纳了基于多酚的组织工程支架材料的构筑方法及其在组织工程中的应用,文章的第一作者是研究助理张学迁同学。


图1. 常见多酚的化学结构。


  作者根据多酚分子的化学结构特点,将其归纳为二酚,三酚及混酚结构(分子结构既包含二酚结构,又包含三酚结构)(图1)。文章首先讨论了多酚作为结构基元和功能基元在构筑组织工程支架材料时的贡献。作为结构基元,它们在构筑组织工程支架材料时可与基体材料形成多种共价相互作用(如:迈克尔加成/希夫碱反应及自由基耦合反应所形成的共价相互作用,与金属及硼酸化合物形成的可逆动态配位相互作用)及非共价相互作用(如:氢键作用、静电作用、阳离子-π相互作用及π-π相互作用)(图2),不仅如此,这些多酚通过共价及非共价相互作用可将组织工程支架材料中的各组分交联在一起,并赋予支架材料生物黏附性、自修复性及亲水性等性能。另外,多酚本身作为功能基元也能够增强组织工程支架材料的抗氧化性、抗炎症性、光热性能及抗菌性等。


图2. (a) 二酚氧化交联机理;(b) 三酚分别在氧化剂NaIO4及碱性条件NaOH作用下的氧化交联机理;(c, d) 多酚之间或多酚与其它分子之间所形成的多种共价及非共价相互作用。


  作者进一步归纳了基于多酚组织工程支架材料的构筑方法,包括将多酚涂覆在聚合物支架材料上、将多酚修饰在聚合物上后加工成支架材料,以及将多酚与聚合物共混后加工成支架材料。通过这些构筑方法可制备多种维度的组织工程支架材料,如三维结构的凝胶(Hydrogels)、二维结构的薄膜/涂层(Films/coatings)及一维结构的纳米纤维(?Nanofibers)。最后作者总结了基于多酚的支架材料在组织工程领域的主要应用,包括创伤修复、骨再生及电活性组织工程(如:心血管组织及神经组织)。


图3. 基于多酚的组织工程支架材料的构筑及其应用。


  论文详见: Xueqian Zhang, Zhan Li, Peng Yang, Gaigai Duan, Xianhu Liu, Zhipeng Gu* and Yiwen Li*. Polyphenol scaffolds in tissue engineering. Mater. Horiz., 2020, DOI: ?10.1039/D0MH01317J.


  原文链接:https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/MH/D0MH01317J#!divAbstract


作者简介:


  顾志鹏副研究员是四川大学2020年“双百人才工程”入选者。他于2014年获得四川大学材料学博士学位,随后分别在四川大学华西医院和中山大学工学院从事专职科研工作,近年来以第一/通讯作者身份在CCS Chem., Mater. Horiz., Acta Biomater., Adv. Healthc. Mater.等专业期刊发表SCI论文50余篇,主持国自然青年基金、博士后科学基金面上项目及10余项省部级项目。主要研究方向为功能高分子材料的结构性能调控及其在组织工程领域的应用,涉及材料的构筑合成及其表界面改性、材料加工和产品转化等方面等。


  李乙文教授自16年入职川大后,一直从事人造黑色素和多酚功能材料的构筑合成、物性分析、材料加工和产品转化等方面的研究,作为通讯作者已陆续在Sci. Adv., CCS Chem., Angew. Chem. Int. Ed., Research, Sci. China Chem.等杂志上发表论文50多篇,相关专利已成功实现转让。目前正在和MARUBI丸美、国颐堂、长发小寨等公司合作进行下游的产品化研究,相关企业还在川大设立了专项奖学金来激励黑色素材料在化妆品领域的转化研究。2020年获得冯新德高分子奖提名奖,并被J. Mater. Chem. B和Biomater. Sci.等杂志遴选为新锐科学家(Emerging Investigator)。

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(责任编辑:xu)
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