1、水凝胶
水凝胶是由三维聚合物网络构成的柔性材料,能吸收并保持大量水分。水凝胶具有亲水性和多孔性,呈交联结构,具有无限的分子量,且不溶于水。
水凝胶材料具有可调节的物理和化学特性,使其在隐形眼镜、卫生用品和组织工程等多种应用场景中都具有极高的适用性。此外,一些水凝胶可作为药物或活性生物分子的刺激反应性载体,提供伤口保护并促进伤口愈合。
2、抗微生物材料
抗微生物药是指用于消灭微生物的药物,根据其针对的生物体类型不同,可分为抗生素、抗真菌剂、抗病毒剂和抗寄生虫药。
对CAS内容合集的进一步分析显示,纳米颗粒是较为成熟的抗微生物材料;而纳米纤维、纳米棒、纳米酶和纳米线的相关研究都在科学文献发表中呈现上升趋势。
3、脂质纳米粒
脂质纳米粒(LNP) 是一种由脂质双层膜包围的纳米颗粒,主要应用之一是作为药物递送平台,高效地将疏水性或亲水性药物 (包括小分子化合物以及各种复杂生物物质,如蛋白质和核酸) 递送至目标细胞。
在新冠疫情期间,LNP在COVID-19 mRNA疫苗中发挥了关键性作用,有效地保护和递送mRNA到细胞中,这进一步证实了LNP在药物递送中的适用性。
4、外泌体
外泌体是由脂质双层包裹的纳米级 (直径约30-150纳米) 的细胞外囊泡,具有的稳定性、低免疫原性、生物相容性和良好的生物膜穿透能力等特性,使其成为高效药物递送的优质天然纳米载体。
外泌体还有望为更多疾病带来新的临床治疗思路。目前,已有数百项基于外泌体的临床试验正在进行,探索利用外泌体治疗癌症、神经退行性疾病、中风、抑郁症等多种疾病的方法。
5生物墨水
生物墨水是指用于3D生物打印 (3DBP) 的天然或合成材料,主要以载细胞的水凝胶形式存在。理想的生物墨水材料应具备以下关键特征:高机械完整性、生物可打印性、在细胞培养基中的不溶性、适合再生组织的生物可降解性、非免疫原性和无毒性。
使用生物墨水进行3D生物打印有望制造出免疫排异反应最小的人造生物器官。
6、可编程生物材料
可编程生物材料是一种可以响应外部刺激或环境变化而改变其性质和形状的动态生物材料,这些材料可在其初始状态和不同于其初始形状的构象、结构或形状间切换。
在过去十年里,可编程生物材料中一个吸引人的应用是4D打印,即在3D打印基础上加上了时间的维度,能够在受到长时间刺激时发生属性或形状变化,以应对环境变化和需求。
7蛋白质材料
蛋白质是由氨基酸组成的天然聚合物。蛋白质基生物材料,如丝蛋白、胶原蛋白、纤维蛋白、角蛋白、弹性蛋白和节肢弹性蛋白,都具有生物相容性、生物可吸收性和可生物降解性。
利用CAS内容合集进一步分析蛋白质基材料中的蛋白质类型,其中的明胶、胶原蛋白等已被广泛使用,而弹性蛋白、节肢弹性蛋白和踝蛋白在过去几年中呈现了逐渐兴起的趋势。
8、自愈合材料
能够修复由长期机械磨损造成的轻微损伤的材料,被称为自愈合材料。在生物医学领域,这些材料的主要应用包括:伤口愈合、药物递送、生物成像、药物递送和组织工程等。
自愈合材料还是开发电子皮肤的理想候选材料,从而应用于下一代可穿戴设备和假肢的开发。
9、生物电子材料
生物电子材料是指可植入到生物体中的设备或植入物材料,医疗保健领域对此需求迫切。水凝胶、碳基材料、纳米材料、半导体和聚合物薄膜是在学术出版物中最受关注的材料。
未来,纳米半导体和到导电聚合物有望成为生物电子材料中的主流,开发出可注射生物电子设备等全新的应用。
10、可持续生物材料
在医疗领域,一次性口罩、手套、防护服、容器、包装材料等产品以及细胞培养皿、移液器吸头等实验室用品会造成巨大的环境污染。我们对个人防护装备、医疗用品、实验室耗材开发可持续材料的需求十分紧迫。
聚乳酸 (PLA)、纤维素、淀粉和壳聚糖是过去二十年间研究最多的材料。假以时日,新材料要在环保和成本间取得平衡,才能减少全球球塑料废弃物产生的影响。
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