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(tuán)隊(duì)對(duì)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(jìn)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(gè)方面進(jìn)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(guò)定向冷凍干燥法制備各向異性結(jié)構(gòu)

圖3：通過(guò)外部機(jī)械刺激及磁場(chǎng)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(kāi)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(yàn)都受到廣泛關(guān)注。本文簡(jiǎn)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(jí)以及分子水平上說(shuō)明了自然界中有序結(jié)構(gòu)的相似性。通過(guò)分析生物聚合物基生物材料的優(yōu)勢(shì)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(jī)械力和磁場(chǎng)、靜電紡絲等。天然來(lái)源的聚合物，如纖維素、半纖維素、藻類(lèi)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(shuō)明生物材料中的精細(xì)各向異性結(jié)構(gòu)，先進(jìn)的分析表征技術(shù)，如光譜、電磁、聲電機(jī)技術(shù)和顯微鏡成像，在材料開(kāi)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(jì)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(jìn)一步的技術(shù)創(chuàng)新。可以預(yù)見(jiàn)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(xiàn)，提供疾病治療和醫(yī)療保健的新體驗(yàn)。

  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(tuán)隊(duì)獨(dú)立完成，第一作者為環(huán)境與安全工程學(xué)院2020級(jí)研究生盧雪初，通訊作者為劉俊教授。論文的作者還包括團(tuán)隊(duì)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(qián)錢(qián)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(xiàng)工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)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(lán)項(xiàng)目2020年資助、江蘇大學(xué)引進(jìn)學(xué)者啟動(dòng)基金（4111370004）等資助，教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（KJZR210001），山東省博士后創(chuàng)新項(xiàng)目（SDCX-ZG-202203005），江蘇省重點(diǎn)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(jiǎn)介

  劉俊，教授，生物基環(huán)境功能新材料研究所所長(zhǎng)。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(jì)思路指導(dǎo)下，以新型生物質(zhì)精煉分級(jí)分離提取手段和先進(jìn)的智能制造技術(shù)（3D打印）為依托，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(zhǎng)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(zhuān)業(yè)的碩士研究生、博士研究生、以及國(guó)內(nèi)外博士后申請(qǐng)，詳情歡迎來(lái)信咨詢(xún)。

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