组织工程中水凝胶交联方法研究进展

组织工程中水凝胶交联方法研究进展

摘要：

组织工程是指利用可降解生物支架、

种 子细胞和生物因子结合，

来恢复机体原有的组

织结构和功能的一 项生物技术。

水凝胶作为一种特殊的支架材料，

具有与天然细胞 外基质非

常相似的三维结构，

同时具有可调节的生物化学性质和 生物物理性质来控制细胞粘附、

迁移、

增殖等多项细胞活动，< /p>

对研究人员有着很强的吸引力。

通过天然衍生物材料、

将其组合制备各种类型的水凝胶，

均 显示了它们在组织工程方面的前景。

鉴于水凝胶在组织

工程中的 重要价值，

本文将重点综述组织工程使用的水凝胶的制备材料以及多种不同的交联

方法的最新研究进展，对细胞功能的影响以及对组织再生的促进作用。

关键词：

组织工程；水凝胶；细胞外基质；组织再生

前言

组织工程

（

Tissue

engineering,

TE

）< /p>

是治疗由疾病和创伤引起的组织损伤的有效方法，

与传统的治疗方 法相比，

它具有许多优点。

为了能够达到理想的治疗结果，

由各种生物材料

制成的支架被用于组织工程中，其可容纳足够数量的 细胞并控制细胞的功能。

在各种不同类型的支架材料中，

水凝胶由于其与体内细胞微环境的相似性和物理化学性

质可调节性，

倍受到组织工程领域的关注。

水凝胶通常是通过物理或化学交联 将亲水性聚合

物溶液转化为三维网络结构来制备的。

在此过程中 ，

水凝胶可均匀地封装细胞，

并为细胞提

供类似于天然细胞外基质

(Extracellular

M atrix

，

ECM)

的

3D

微环境。细胞的行为和在体内

的功能受周围

ECM

产生的刺激的影响。

以类似的方式，

水凝胶提供的结构和物理化学环境控

制嵌入细胞的功能，从而指 导组织再生。通过选择不同的生物材料、交联方法和制备策略，

可以设计和控制水凝胶的 结构和物理化学性质。

本文重点综述了功能性水凝胶在组织工程应

用中的最新进展并介绍用于水凝胶制备的材料和交联方法，

讨论了功能性水凝胶面临的 挑战

和未来展望。

一、功能性水凝胶的制备标准及材料

制备组织工程应用水凝胶的标准有多种。

首先，

材料和交联剂应 该与活细胞和生物因子

(

例如，生长因子

)

相容。其次，在温和条件下容易制备工艺。第三，水凝胶降解产物对细胞

TE

水凝胶的材料可以简 单地分为天然聚合物和合成聚合物。

由天然高分子制备的水凝 胶具有生物相容性、

生物降解性以及与天然组织相似的微环境

等 优点。用于水凝胶制备的天然聚合物的材料包括基于蛋白质的材料（如明胶、胶原蛋白、

纤维蛋白和纤维素）和多糖基材料（如透明质酸（

HA

）

、硫酸软骨素（

CS

）

、藻酸盐、壳聚糖

等）

。胶原蛋白作为各种组织的主要

ECM

成分，是一种经常使用的水凝胶准备材料。

【

1

】明

胶，

作为胶原蛋白的衍生物，

与胶原蛋白相比具有更高的溶解性和更低的成本，