西安交大科研人员开发出新型柠檬酸基生物活性水凝胶材料

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发布:2021-10-17 05:23

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,西安交通大学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。

柠檬酸基医用材料是一类重要的仿生弹性生物活性材料,是为数不多得到美国FDA批准用于体内植入的人工合成医用聚合物材料,传统的柠檬酸聚合物具有力学性质差、降解快、降解局部酸性以及功能单一的问题,限制了其中生物医学领域的广泛应用。西安交通大学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;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、骨组织再生以及肥胖治疗;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;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,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。

课题组近期开发的多功能可注射聚柠檬酸酯水凝胶(FPRC),具有生物降解的可视化荧光跟踪检测能力,以及肿瘤微环境响应性降解和药物释放的功能,并可安全有效实现对皮肤肿瘤的局部治疗以及材料降解的可视化无损示踪。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地跟踪和检测。此外,FPRC水凝胶具有pH响应性的阿霉素(DOX)释放,能有效杀死A375细胞并被抑制体内肿瘤的生长。同时与游离的DOX相比,FPRC@DOX水凝胶具有更好的抑制肿瘤生长的效果,并且降低了DOX的生物毒性。这些结果表明,FPRC水凝胶在肿瘤局部治疗中具有良好的应用潜力,并且这项工作为肿瘤治疗中自愈合水凝胶材料的实时检测提供了新思路。

FPRC多功能柠檬酸水凝胶材料设计与肿瘤治疗-材料示踪应用示意图

西安交通大学前沿科学技术研究院博士生王敏同学为该论文第一作者,前沿科学技术研究院雷波教授为该论文唯一通讯作者,西安交通大学前沿院为论文第一作者单位和通讯作者单位。该研究受到国家自然科学基金重点项目、面上项目、西安交通大学青年拔尖人才计划以及陕西省领军人才计划支持。

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