- 相關(guān)推薦
新生代生物材料推動(dòng)現代臨床醫學(xué)進(jìn)步
呈現各種結構和化學(xué)組分的納米微纖維是通過(guò)肽和蛋白質(zhì)的自我結合和有序排列形成的�？茖W(xué)家們發(fā)現，少數具有生物活性的細胞外蛋白質(zhì)區域可以破碎成小短肽并通過(guò)改變肽鏈的氨基酸序列“裹入”狹小的納米空間中。因此，納米纖維可以被設計表達成這些肽鏈序列的高密度形態(tài)。三維宏觀(guān)凝膠固體也能夠展現這些高密度形態(tài)的生物活性肽。
研究人員西爾瓦等應用分子自組裝技術(shù)開(kāi)發(fā)了一種新的三維材料。這種材料能夠誘導神經(jīng)組細胞的定向分化，而無(wú)需生長(cháng)因子的輔佐。干細胞和祖細胞除了可以分化成特定組織以外，還具有組織修復或替代的巨大潛能。
它們的這種分化能力主要是受生長(cháng)因子類(lèi)的可溶性化合物所控制的。西爾瓦研究小組合成的這種自組裝兩性肽分子表達有五肽抗原決定基是一種在昆布氨酸中發(fā)現的氨基酸序列，它能夠促進(jìn)神經(jīng)突觸的粘附、萌發(fā)和生長(cháng)。這些兩性肽分子在水介質(zhì)中可以進(jìn)行自組裝并形成直徑為納米的納米纖維。從宏觀(guān)上看，這些多孔纖維形成高度含水的三維凝膠，它們能夠誘導微囊狀神經(jīng)祖細胞迅速分化成神經(jīng)細胞，同時(shí)阻止星形膠質(zhì)細胞的產(chǎn)生。抑制星形膠質(zhì)細胞增殖可以阻止神經(jīng)膠質(zhì)疤痕的形成，從而在中樞神經(jīng)系統受損以后抑制軸突的再生和延伸。
盡管特定生物活性肽的發(fā)現推動(dòng)了具有細胞行為控制能力材料的合理設計，但是對于提供這種控制能力所必需的化學(xué)性能科學(xué)家們還一無(wú)所知。用以檢測聚合物!(細胞相互作用的高通量合成和篩選平臺可以加速這種材料的開(kāi)發(fā)。研究人員已經(jīng)篩選出了一個(gè)可影響人類(lèi)胚胎干細胞生長(cháng)和分化過(guò)程的痕量聚合物庫。它們具有許多出人意料的特征：一些材料支持高水平的人類(lèi)胚胎干細胞分化成上皮樣細胞，而其他材料則只有在某些生長(cháng)因子缺乏時(shí)才支持人類(lèi)胚胎干細胞的生長(cháng)。未來(lái)的研究方向是將經(jīng)過(guò)合理設計的生物材料組合化學(xué)庫與高通量篩選方法結合使用，從而識別出在組織工程化建造中控制細胞行為的新方法。與生長(cháng)因子這樣的擴散性化合物不同，使用生物材料誘導特定細胞行為的能力（諸如分化）首次為精確掌控工程化組織中細胞分化的地點(diǎn)提供了難得的機會(huì )。這種細胞行為的位置控制將來(lái)可以促進(jìn)由單一干細胞類(lèi)型衍生的多種組織的生產(chǎn)。
除了引導特定細胞行為的生物材料之外，研究人員還在開(kāi)發(fā)針對特定細胞信號的智能生物材料。據報道，含有基質(zhì)金屬蛋白酶!)簡(jiǎn)稱(chēng)!*!*"+!, 降解位點(diǎn)和細胞粘附配合體的水凝膠已經(jīng)被生產(chǎn)出來(lái)。這些!*!*"+位點(diǎn)有助于天然細胞控制凝膠的變化，從而使組織細胞最終替代合成凝膠材料。當這些生物材料被特定生長(cháng)因子進(jìn)一步填充時(shí)，諸如骨形成蛋白，這些凝膠將支持細胞的滲透和礦化組織的形成。這些材料顯示出了許多天然凝膠的優(yōu)點(diǎn)，諸如具有變化能力和生物相容性的膠原蛋白，同時(shí)避免了天然細胞外基質(zhì)凝膠的一些不利的特點(diǎn)，諸如非特定蛋白吸附作用等等。
微制造技術(shù)的發(fā)展也為智能生物材料和藥物傳輸系統的開(kāi)發(fā)提供了新的方法。譬如，含有個(gè)藥物孔道的微型移植硅芯片已經(jīng)問(wèn)世。每個(gè)孔道能夠通過(guò)低電壓實(shí)時(shí)釋放藥物�？赏耆锝到獾奈⑿退幬镙斔托酒灿羞^(guò)相關(guān)報道。將傳感器與電腦控制的藥物傳輸系統結合運用可以實(shí)現反應靈敏的全自動(dòng)藥物治療過(guò)程。
從臨床的觀(guān)點(diǎn)看，如果這些新生代生物材料不能被恰當的移植，它們的許多優(yōu)點(diǎn)將喪失殆盡。舉例來(lái)說(shuō)，骨骼和移植物之間的準確銜接對于骨組織的附著(zhù)生長(cháng)和整合是非常重要的。為此，科學(xué)家正在開(kāi)發(fā)一種可轉換形態(tài)的生物材料，它們在抵達適當的目的地以后會(huì )從一種形態(tài)（譬如液態(tài)）迅速轉化成另一種形態(tài)（譬如固體或凝膠）。光線(xiàn)、溫度或!,"- 變化都可能成為這種形變的誘因。此外，可生物降解的記憶形聚合物也正在研發(fā)之中。這些材料至少由兩個(gè)分離相位構成，它們有著(zhù)不同的熱力學(xué)轉移溫度。這些截然不同的相位轉移溫度可以使材料在體溫條件下“記憶”一個(gè)永久的形狀，這與室溫條件下存在的臨時(shí)形狀有顯著(zhù)的區別。像這樣的材料可以大大簡(jiǎn)化生物材料在外科手術(shù)中的使用，因為它們能夠在室溫條件下以最低限度的損傷完成移植，然后在達到體溫以后延展成最終的形狀。
除了這種可變換形態(tài)的生物材料之外，研究人員還在開(kāi)發(fā)一種智能表面。它們可以根據電壓的變化在親水態(tài)和疏水態(tài)之間自由的轉換。這種涂層將來(lái)可以用于生產(chǎn)具有數字化反應表層的醫學(xué)儀器和傳感器。
所有這些景象表明，我們將不再局限于現有的生物醫學(xué)材料。我們期望細胞生物學(xué)和化學(xué)之進(jìn)步會(huì )給生物材料的發(fā)展帶來(lái)愈加深遠的影響。結合運用智能生物材料與生物傳感器、新藥傳輸系統、生長(cháng)因子和dna 技術(shù)，將為新藥儀器的開(kāi)發(fā)和臨床應用起到推波助瀾的作用。
中國碩士論文網(wǎng)提供大量免費碩士畢業(yè)論文,如有業(yè)務(wù)需求請咨詢(xún)網(wǎng)站客服人員！
【新生代生物材料推動(dòng)現代臨床醫學(xué)進(jìn)步】相關(guān)文章：
以服務(wù)外包推動(dòng)蘇州現代服務(wù)業(yè)發(fā)展03-19
關(guān)于進(jìn)步民營(yíng)企業(yè)現代治理理念的思考12-08
現代園林景觀(guān)材料的運用與發(fā)展論文05-04
建筑表皮材料玻璃在現代建筑中的作用11-21
論傳統材料在現代裝修設計中的作用03-05