Mil Med Res (IF34.915)：仿生天然生物材料及其组织工程和再生医学应用

近年来，融合了材料科学、生命科学和医学等多交叉学科的组织工程再生医学被认为是继细胞生物学和分子生物学之后生物医学领域又一新的飞跃。其中，作为工程化组织的核心元件，组织工程支架材料通过模仿体内细胞外基质(ECM)的组成、结构和特性为细胞和组织再生提供一个适宜的微环境和广泛的生物学和物理化学线索。它不仅可在体外影响种子细胞的成熟及功能化，还可在体内直接参与损伤组织的修复重建。然而，如何最大程度地效仿天然组织及其微环境的组成、结构和功能，仍是组织工程支架材料研究的一个重要挑战。

仿生天然生物材料(BNBMs)因其良好的力学适应性、微观结构互连性和固有的生物活性而成为仿生组织工程支架的最佳选择之一。然而，BNBMs也面临着一些局限性，例如批次间可变性、降解过快、机械性能和可加工性差。这些因素在不同程度上阻碍了它们的临床转化。

基于以上现状，南方医科大学基础医学院侯鸿浩教授、西北大学医学院魏岱旭教授、中国科学院大学温州研究院陈世萱研究员和中山大学第八附属医院王欢博士等团队合作在期刊Mil Med Res上发表综述文章阐述此问题。文章第一作者为南方医科大学第五附属医院博士后刘帅。文章也得到了南方医科大学第五附属医院副院长邱小忠教授、华中科技大学同济医学院协和医院刘国辉主任以及香港中文大学医学院李刚教授团队林思恩的指导和协助。

在本文中，作者首先从天然生物材料的成分、结构、性能等不同仿生角度和层面逐一探讨了BNBMs在组织再生医学应用中的诸多优势和潜力，如良好的生物相容性和生物活性等（图1）。

其次，作者系统总结了具有仿生ECM特征的BNBMs的设计原则和制备策略，从电活性（导电、压电和摩擦电等）、生物力学特性（抗疲劳性、粘弹性、剪切稀化、应力松弛和机械增强等）、界面特性（表面能、细胞黏附和表面拓扑结构等）和刺激响应性（光、电、声、磁和温度等）设计等方面对BNBMs的改性和设计进行了深入的讨论（图2）。进一步地，作者总结了微纳结构及其与生物活性分子协同整合策略在支架材料设计中的作用和功效（图3）。最后，基于仿生天然生物材料及其组织再生研究现状，作者提出了现有研究的挑战和未来突破的方向。

该综述为天然生物材料应用于修复不同组织器官及其仿生重构复杂的理化和生理微环境提供了新见解，同时，也为深入了解和模仿体内细胞外基质的组成、结构和和生物特性奠定了基础。

参考文献：Shuai Liu, Jiang-Ming Yu, Yan-Chang Gan, Xiao-Zhong Qiu, Zhe-Chen Gao, Huan Wang, Shi-Xuan Chen, Yuan Xiong, Guo-Hui Liu, Si-En Lin, Alec McCarthy, Johnson V. John, Dai-Xu Wei & Hong-Hao Hou. Biomimetic natural biomaterials for tissue engineering and regenerative medicine: new biosynthesis methods, recent advances, and emerging applications. Mil. Med. Res. 10, 16 (2023). https://doi.org/10.1186/s40779-023-00448-w.

原文链接(点击“阅读原文”)：

https://mmrjournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40779-023-00448-w

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