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MedComm | “沸石”在组织工程中的机遇与挑战

已有 449 次阅读 2020-7-13 12:01 |个人分类:热点研究|系统分类:论文交流| Wiley, 威立, 生物活性材料, 组织工程

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第一期链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/toc/26882663/2020/1/1 


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加拿大多伦多大学Masoud Mozafari教授在MedComm发表了综述文章,系统介绍了生物活性材料“沸石”(Zeolite)的独特特性与合成方法,总结了“沸石”材料在组织工程中的应用及主要研究成果[1]。完成该文章的通讯作者为Mohammad Reza Saeb和Masoud Mozafari教授,第一作者为Payam Zarrintaj。


组织工程和再生医学作为新兴的生物医学工程的一个重要分支和前沿学科,其以一种多学科的态度扩展和应用新材料来治疗组织、器官功能衰退、缺失。组织工程生物材料的开发研究是组织工程发展的关键,因此开发低成本的生物活性材料成为组织工程的紧迫需求。此时,一个独特的多学科纳米材料家族“沸石”,成为潜在的组织工程候选材料,引起了广泛关注。


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图1   纳米晶沸石在生物医学方面的应用总结


Masoud Mozafari教授首先介绍了“沸石”的基本特性和合成方法,目前已可以利用水热合成法、溶剂热合成技术、离子热合成技术、F-合成技术及干凝胶转化合成等各种方法,开发出具有独特骨架结构、组成和性能的“沸石”。


“沸石”具有高孔结构,离子交换性、吸附分离性、稳定性、化学反应性、可逆的脱水性等独特的物理化学性能,这些特性使“沸石”具有生物相容性、抗菌性、无毒性等优点而成为优异的生物活性材料[2],在医学和生物领域具有巨大的应用潜力(图1)。


随后,作者重点从皮肤组织工程/伤口愈合、骨组织工程、牙齿工程、血液透析、抗菌药物五个方面讨论了“沸石”在组织工程的应用(表1)。


表1   沸石在组织再生的应用

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“沸石”能促进细胞生长、促进细胞的愈合和再生;具有良好的止血特性,在皮肤再生中发挥重要作用(图2)[3];由于其选择性吸附和高孔隙率特点,被作为有效的血液透析器;由于其良好的力学和生物学特性可用于骨/牙组织工程以及支架材料;是一种很好的抗菌剂宿主,可以以理想的方式和地点释放。


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图2   外源性凝血级联图解视图和沸石的潜在止血作用


此外,“沸石”能吸附污染物、细菌和病毒,可用于从污染去除到生物医学等各个领域;由于离子交换的特性,可作为解毒剂使用;已被用于成像系统,可作为诊断平台,并与治疗剂一起用作治疗设备。


同时,为了开发基于“沸石”的药物材料,目前也有一些“沸石”的临床前和临床研究,比如对肠道菌群及骨健康的影响。然而,“沸石”材料在人体上的临床试验数量仍然较少,“沸石”对人体的作用有待深入评价。


组织工程是一门正在发展中的交叉学科,“沸石”因其独特的物理、化学和生物特性被广泛用于在组织工程中,在伤口敷料、血液透析、支架、抗微生物剂材料、植入物和涂层、去除有毒材料和输送营养物质,造影剂及牙科应用等方面已经取得了众多重要的研究成果。但“沸石”材料涵盖众多基础科学为题,随着组织工程的不断发展,将面临新的机遇和挑战,基础和应用研究,尤其是临床研究,更需不断的深入和拓展。



参考文献:

[1] Zarrintaj P, Mahmodi G, Manouchehri S, et al. Zeolite in tissue engineering: Opportunities and challenges. MedComm. 2020;1–30. https://doi.org/10.1002/mco2.5

[2] Bacakova L, Vandrovcova M, Kopova I, Jirka I. Applications of zeolites in biotechnology and medicine—a review. Biomater Sci. 2018;6(5):974-989.

[3] Pourshahrestani S, Zeimaran E, Djordjevic I, Kadri NA, Towler MR. Inorganic hemostats: the state-of-the-art and recent advances. Mater Sci Eng C. 2016;58:1255-1268.


引用本文:

Zarrintaj P, Mahmodi G, Manouchehri S, et al. Zeolite in tissue engineering: Opportunities and challenges. MedComm. 2020;1–30. https://doi.org/10.1002/mco2.5


原文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/mco2.5 


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1 靳世鑫

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