Wetenschap
Op polysachariden gebaseerde membranen met hoge natte mechanische eigenschappen voor botherstel
Momenteel spelen membraanmaterialen een belangrijke rol bij weefselherstel, vooral op polysacharide gebaseerde membranen, die veel aandacht trekken vanwege hun uitstekende biologische eigenschappen. De slechte mechanische eigenschappen van op polysachariden gebaseerde membranen onder natte omstandigheden beperken hun in vivo toepassingen echter ernstig. De fabricage van op polysacchariden gebaseerde membranen met zowel robuuste natte mechanische eigenschappen als uitstekende biologische eigenschappen blijft een uitdaging en is het ontdekken waard.
Onderzoekers van de University of Science and Technology of China publiceerden onlangs een onderzoeksartikel in de National Science Review , in een poging deze uitdaging aan te pakken. Ze stelden een bio-geïnspireerde mechanische versterkingsstrategie voor, gebaseerd op heterogene crosslink-en-hydratatie (HCH) van een dubbel netwerk op moleculaire/nanoschaal.
Door het eenvoudige chemische principe (Ca 2+ crosslinking en invasie van watermoleculen), kunnen onderzoekers de heterogeniteit van de structuur en samenstelling van gerichte nanocomposietmaterialen reguleren. Hier ligt de heterogeniteit in het verknopings- en hydratatieproces dat selectief plaatsvindt in het moleculaire netwerk. Het moleculaire netwerk maakt het membraan zacht en flexibel (dat water bevat), terwijl het ongestoorde nanovezelnetwerk externe spanningen kan verdragen om mechanische ondersteuning te bieden.
Als demonstratie:een netwerk-nanocomposietmembraan met twee schaalniveaus, bestaande uit Ca 2+ -verknoopt en gehydrateerd natriumalginaat (SA) molecuulnetwerk en bacterieel cellulose (BC) nanovezelnetwerk werden vervaardigd. Mechanische experimenten hebben aangetoond dat het nanocomposietmembraan met tweeschalig netwerk uitstekende natte mechanische eigenschappen vertoont, zoals sterkte, taaiheid en hechtkracht.
Tegelijkertijd toonden de biologische evaluatie en in vivo experimenten (zoals het experiment voor het repareren van mandibulaire defecten bij honden) aan dat het gefunctionaliseerde membraan goede biologische eigenschappen bezit (zoals celadhesievermogen, cytocompatibiliteit, antibacterieel vermogen en osteogeen vermogen), wat erop wijst dat het grote biomedische toepassingspotentieel van het dual-scale netwerk nanocomposietmembraan.
De bio-geïnspireerde mechanische versterkingsstrategie van HCH van een dubbel netwerk op moleculaire/nanoschaal die in dit werk wordt voorgesteld, is universeel en zou belangrijk inzicht verschaffen in het ontwerp en de fabricage van geavanceerde op polysacchariden gebaseerde biomaterialen die in de biomedische sector worden gebruikt.