江蘇大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院，生物質(zhì)能源研究院，生物基環(huán)境功能新材料研究所劉俊教授團隊對生物聚合物構(gòu)建各向異性結(jié)構(gòu)在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用進行了綜述，論文主要從各向異性結(jié)構(gòu)構(gòu)建方法、可用于各向異性結(jié)構(gòu)構(gòu)建的生物聚合物、各向異性結(jié)構(gòu)表征以及各向異性結(jié)構(gòu)的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用四個方面進行了綜述。

圖形摘要：基于生物聚合物的各向異性生物材料的制備及應(yīng)用

圖1：生物聚合物從分子水平到宏觀的各向異性結(jié)構(gòu)構(gòu)建

圖2：通過定向冷凍干燥法制備各向異性結(jié)構(gòu)

圖3：通過外部機械刺激及磁場構(gòu)建各向異性結(jié)構(gòu)

圖4：廣泛用于各向異性生物材料構(gòu)建的生物聚合物

圖5：基于生物聚合物的各向異性結(jié)構(gòu)的通用表征

圖6：構(gòu)建生物聚合物衍生的各向異性材料并應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)

  具有不同水平各向異性結(jié)構(gòu)的生物聚合物基生物材料的開發(fā)用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，從學(xué)術(shù)研究到臨床試驗都受到廣泛關(guān)注。本文簡要介紹了自然界中存在的各向異性結(jié)構(gòu)，從宏觀到納米級以及分子水平上說明了自然界中有序結(jié)構(gòu)的相似性。通過分析生物聚合物基生物材料的優(yōu)勢和適用性，提出了具有各向異性結(jié)構(gòu)的生物材料構(gòu)建策略，例如定向凍結(jié)、施加外部機械力和磁場、靜電紡絲等。天然來源的聚合物，如纖維素、半纖維素、藻類多糖、殼聚糖和蛋白質(zhì)，它們具有固有的生物相容性和有序的分子組裝，是制備用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的各向異性生物材料的理想選擇。為了說明生物材料中的精細各向異性結(jié)構(gòu)，先進的分析表征技術(shù)，如光譜、電磁、聲電機技術(shù)和顯微鏡成像，在材料開發(fā)中是必不可少的。盡管基于生物聚合物的各向異性生物材料在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中顯示出巨大的潛力，但構(gòu)建有序結(jié)構(gòu)、精確設(shè)計不同層次結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用方法，仍然具有挑戰(zhàn)性，需要進一步的技術(shù)創(chuàng)新�？梢灶A(yù)見的是，具有有序結(jié)構(gòu)和功能的生物聚合物基生物材料的構(gòu)建和應(yīng)用將為現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展做出重大貢獻，提供疾病治療和醫(yī)療保健的新體驗。

  該研究成果以“Fabrication of bio-inspired anisotropic structures from biopolymers for biomedical applications: A review”為題發(fā)表在《Carbohydrate Polymers》上。論文由劉俊教授團隊獨立完成，第一作者為環(huán)境與安全工程學(xué)院2020級研究生盧雪初，通訊作者為劉俊教授。論文的作者還包括團隊中的碩士研究生李艷、張紅星、傅茵怡，博士研究生焦海鑫以及王錢錢副教授及劉歡教授。論文作者所在單位為江蘇大學(xué)生物質(zhì)能源研究院。這項工作得到了國家重點研發(fā)計劃（2021YFA0910400，2018YFE0107100）、江蘇省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新基金（CX（22）3190）、江蘇省自然科學(xué)基金（BK20190842）、江蘇省青藍項目2020年資助、江蘇大學(xué)引進學(xué)者啟動基金（4111370004）等資助，教育部重點實驗室（KJZR210001），山東省博士后創(chuàng)新項目（SDCX-ZG-202203005），江蘇省重點高校學(xué)科建設(shè)（PAPD 4013000011）以及江蘇省水處理技術(shù)與材料協(xié)同創(chuàng)新中心的支持。

通訊作者簡介

  劉俊，教授，生物基環(huán)境功能新材料研究所所長。芬蘭奧博學(xué)術(shù)大學(xué)博士，瑞典烏普薩拉大學(xué)博士后。研究以自然界中廣泛存在的農(nóng)林生物質(zhì)資源為原料，在功能仿生和結(jié)構(gòu)仿生的設(shè)計思路指導(dǎo)下，以新型生物質(zhì)精煉分級分離提取手段和先進的智能制造技術(shù)（3D打�。橐劳�，研發(fā)具有高附加值的纖維素和半纖維素基功能新材料，如環(huán)境功能新材料（環(huán)境凈化材料、環(huán)境修復(fù)材料、環(huán)境替代材料）、生物醫(yī)用新材料（傷口修復(fù)、組織工程、藥物控釋等）。E-mail: junliu115142@hotmail.com

  課題組長期招收具有環(huán)境科學(xué)與工程、材料科學(xué)與工程、化學(xué)工程、生物醫(yī)學(xué)工程等相關(guān)專業(yè)的碩士研究生、博士研究生、以及國內(nèi)外博士后申請，詳情歡迎來信咨詢。

  原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0144861723001339