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前沿院雷波課題組開發出新型檸檬酸基生物活性水凝膠材料
點擊數:    更新时间:2020/11/03 17:32:39

 

可注射的生物可降解自愈合水凝胶由于其易操作、副作用低、高的药物包埋率以及可控的药物释放能力等优点,在肿瘤局部治疗中受到了很大的关注。但是,目前报道的大多数自愈合水凝胶缺乏自我降解的实时损示踪监测的能力以及肿瘤微环境响应的降解治疗特性,同时其生物活性需要进一步提高。近日,西安交通大學雷波课题组开发了一类新型柠檬酸基生物活性水凝胶材料,该材料具有稳定光致发光、可注射、自修复、温敏性、pH响应性等多功能特性,有效实现对肿瘤局部的微环境响应性治疗和自修复材料降解的无损示踪能力,成果发表于Biomaterials,2020, 261, 120301。

檸檬酸基醫用材料是一類重要的仿生彈性生物活性材料,是爲數不多得到美國FDA批准用于體內植入的人工合成醫用聚合物材料,傳統的檸檬酸聚合物具有力學性質差、降解快、降解局部酸性以及功能單一的問題,限制了其中生物醫學領域的廣泛應用。

西安交通大學雷波教授课题组近年来围绕柠檬酸基聚合物材料的功能化修饰和生物医学应用做了大量的研究工作:通过分子硅杂化制备出多功能特性聚硅柠檬酸无机-有机生物活性材料(Adv.Funct.Mater.,2015,25,5016);通过阳离子聚合物修饰实现对siRNA及miRNA的高效装载与控释用于肿瘤治疗(Biomaterials, 2019,199,10)、骨组织再生(Adv.Funct.Mater.,2020,261,1906013;Chem.Eng. J., 2021,405,127085)以及肥胖治疗(Chem.Eng. J., 2021,405,127304);;通过抗菌多肽功能化修饰实现抗感染-抗肿瘤-促创面组织再生应用(ACS Nano, 2018, 12,10772; ACS Nano, 2020, 14, 2904;Chem.Eng.J., 2020,383,123078);发现功能化柠檬酸基聚合物材料通过MAPK/p38α信号途径促进骨骼肌再生的生物效应(Bioact.Mater.,2020,5,486)以及通过促进免疫细胞极化抗炎作用促进创面组织修复与再生生物效应(Bioact.Mater.,2020,6,721)。

課題組近期開發的多功能可注射聚檸檬酸酯水凝膠(FPRC),具有生物降解的可視化熒光跟蹤檢測能力,以及腫瘤微環境響應性降解和藥物釋放的功能,並可安全有效地實現對皮膚腫瘤的局部治療以及材料降解的可視化無損示蹤。FPRC水凝胶具有多功能性,包括温敏性,可注射性,自愈合能力,光致发光能力和pH响应性降解和药物释放。 FPRC水凝胶具有强烈的红色荧光,以及良好的光稳定性,组织穿透性和生物相容性,确保水凝胶在体内的降解可以被有效的跟踪和检测。

此外,FPRC水凝膠具有pH響應性的阿黴素(DOX)釋放,能有效殺死A375細胞並被抑制體內腫瘤的生長。同時與遊離的DOX相比,FPRC@DOX水凝膠具有更好的抑制腫瘤生長的效果,並且降低了DOX的生物毒性。這些結果表明,FPRC水凝膠在腫瘤局部治療中具有良好的應用潛力,並且這項工作爲腫瘤治療中自愈合水凝膠材料的實時檢測提供了新思路

圖1.FPRC多功能檸檬酸水凝膠材料設計與腫瘤治療-材料示蹤應用示意圖。

西安交通大學前沿科學技術研究院的博士生王敏同學爲該論文的第一作者,前沿科學技術研究院的雷波教授爲該論文的唯一通訊作者,西安交通大學前沿院爲論文的第一作者單位和通訊作者單位。該研究受到國家自然科學基金重點項目、面上項目、西安交通大學青年拔尖人才計劃以及陝西省領軍人才計劃的支持。

原文鏈接: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961220305470

 

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