综述:海洋源多糖及其化学修饰衍生物作为先进生物功能材料在生物医学中的应用来源

【字体: 时间:2025年08月09日 来源:Biologicals 1.5

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  本文系统综述了海洋源多糖(如阳离子/阴离子/中性多糖)的理化特性、功能化修饰策略及其在生物医学领域的应用进展,涵盖纳米颗粒(NPs)、水凝胶(Hydrogels)、组织工程支架等材料的开发,重点探讨了其在药物递送(Drug Delivery)、创面修复(Wound Healing)及再生医学(Regenerative Medicine)中的转化潜力,为开发生物相容性(Biocompatibility)可降解材料提供新思路。

  

海洋多糖:从天然资源到生物医学革命

海洋多糖的独特优势

海洋来源的多糖(Marine-Origin Polysaccharides)因其可持续性、生物相容性(Biocompatibility)和与人体细胞微环境的高度相似性,成为生物材料研究的热点。这类物质包括阳离子型(如壳聚糖,Chitosan)、阴离子型(如藻酸盐,Alginate)和中性多糖(如琼脂糖,Agarose),其可降解性(Biodegradability)和非免疫原性(Nonimmunogenic)特性使其在医疗领域极具潜力。

化学修饰拓展功能边界

通过硫酸化(Sulfation)、羧甲基化(Carboxymethylation)等修饰策略,可显著提升多糖的抗菌性(Antimicrobial)、机械强度或细胞黏附能力。例如,硫酸化壳聚糖能增强对生长因子(Growth Factors)的控释能力,而氧化海藻酸钠(Oxidized Alginate)可形成快速交联的水凝胶(Hydrogels),适用于微创手术填充材料。

先进加工技术的应用

  1. 纳米级构建:静电纺丝技术制备的纳米纤维(Nanofibers)可用于仿生细胞外基质(ECM),而层层自组装(Layer-by-Layer, LbL)技术则能构建药物缓释胶囊(Capsules)。

  2. 宏观材料设计:冷冻干燥法制备的多孔支架(Cryogels)支持3D细胞培养,光交联生物墨水(Bioinks)则推动生物3D打印(3D Bioprinting)在器官模型构建中的应用。

临床转化挑战与展望

尽管在体外(in vitro)和动物模型中表现出色,但大规模生产标准化、长期体内(in vivo)安全性评估仍是产业化瓶颈。未来需结合人工智能(AI)辅助材料设计,并探索多糖-合成高分子杂化体系(Hybrid Systems)以平衡性能与成本。

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