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不同类型水凝胶在骨缺损修复中的应用特点2026-09-16 08:53:35

传统水凝胶力学较弱,难以满足承重需求 ,科研人员通过引入增强相、构建互穿网络等提升其力学性能与应用潜力。按原料与制备方式,水凝胶分为三类:天然高分子水凝胶:以海藻酸钠、壳聚糖等为原料,生物相容性优。如海藻酸盐水凝胶可作细胞载体和药物缓释机制。例如将负载骨髓间充质干细胞的海藻酸盐水凝胶移植到骨缺损部位,能促进细胞黏附、增殖和分化,加速修复 ;壳聚糖是脱乙酰化阳离子多糖,氨基赋予其抗菌性,酸性条件下可成水凝胶,能促细胞黏附、成骨细胞增殖分化,还可缓释生物活性分 ;胶原蛋白水凝胶模拟细胞外基质,利于骨再生。

合成高分子水凝胶:由聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚乳酸等合成。聚乙二醇水凝胶水溶性与生物相容性好,力学可控 ,可作为药物缓释载体和骨组织工程支架 ,且对小分子药物和生物活性分子通透性好 ,能通过接枝共聚赋予更多生物学功能;聚乳酸是可生物降解的聚酯高分子,力学与加工性能良好,经乳液聚合等方法制成水凝胶,因降解产物可代谢,常被用于制备可降解骨修复材料。复合水凝胶:复合多种高分子材料优势,通过物理共混、化学接枝共聚等制备。
 
如物理共混的海藻酸钠⁃聚乙二醇凝胶抗粘连、促骨再生,能适应骨组织生理环境;化学接枝的胶原蛋白⁃聚丙烯酰胺凝胶生物活性与力学性能佳,去除单体后细胞毒性低,在支架技术中应用前景好;海藻酸钠⁃壳聚糖互穿网络凝胶兼具海藻酸钠的快速交联特性和壳聚糖的抗菌性能 ,可协同提高骨修复效果。BMP⁃2修饰水凝胶的制备方法分为物理混合法与化学交联法。物理混合法:将BMP⁃2与水凝胶简单混合,分散均匀。如将封装在丝素蛋白纳米颗粒脂质体中的BMP⁃2分散在明胶和藻酸盐组成的水凝胶生物墨水中,交联形成负载BMP⁃2的海藻酸盐水凝胶。该法操作简便,但BMP⁃2与水凝胶结合力弱,易随水凝胶溶胀、降解快速释放,可通过微球或纳米球包裹改善。
 
出自《水凝胶负载BMP⁃2治疗骨质疏松症骨缺损研究进展》作者张朝洋,蒋涛。