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此外，盡管水凝膠能作為支架材料促進(jìn)組織形成，并能夠再現(xiàn)天然細(xì)胞外基質(zhì)的關(guān)鍵特征，但其親水的多孔結(jié)構(gòu)會(huì)顯著降低疏水活性成分的封裝性能甚至無(wú)法控制藥物釋放，而NP對(duì)于親/疏水分子都有較好的封存能力，且能實(shí)現(xiàn)多種刺激響應(yīng)性，但其在關(guān)鍵部位的非特異性積聚、缺少物理支撐等特點(diǎn)也限制了NP的應(yīng)用。考慮到兩種材料的優(yōu)缺點(diǎn)，目前有不少研究開始將水凝膠和NP結(jié)合來(lái)制備納米復(fù)合水凝膠，并向其中加入多種刺激響應(yīng)成分來(lái)制備復(fù)雜的雙功能體。基于此，阿威羅大學(xué)的J. F. Mano教授等人總結(jié)了目前關(guān)于納米復(fù)合水凝膠在生物醫(yī)用領(lǐng)域的研究進(jìn)展，并從存在形式和應(yīng)用兩方面概述了有不同響應(yīng)性能的納米復(fù)合水凝膠的發(fā)展情況。

圖1. 刺激響應(yīng)型納米復(fù)合水凝膠對(duì)內(nèi)外刺激輸入動(dòng)態(tài)反應(yīng)的過(guò)程。[內(nèi)容解讀]1.納米復(fù)合水凝膠的設(shè)計(jì)和組裝方式納米復(fù)合水凝膠指含有納米材料的水化聚合物網(wǎng)絡(luò)，能通過(guò)非共價(jià)相互作用或共價(jià)連接組裝形成。獨(dú)立式體系中只需其中一個(gè)模塊間有相互作用，另一成分作為網(wǎng)絡(luò)填充成分，通過(guò)自交聯(lián)形成更牢固的體系；而共依存體系的組裝需要有水凝膠-NP間的相互作用，得到的復(fù)合凝膠可能是兩成分的加和或協(xié)同作用。復(fù)合體系的組裝方式通常分為四種：（1）水凝膠前驅(qū)液加在預(yù)組裝的NP懸浮液中進(jìn)行交聯(lián)，使粒子在支架中預(yù)分布；（2）水凝膠交聯(lián)后原位形成NP；（3）水凝膠交聯(lián)后，預(yù)組裝的納米粒子向內(nèi)擴(kuò)散；（4）通過(guò)納米粒子作為基質(zhì)/網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)劑組裝的共依存水凝膠。2.刺激響應(yīng)型納米復(fù)合水凝膠的設(shè)計(jì)方案NP和水凝膠的結(jié)合能形成性能優(yōu)異的體系，通過(guò)刺激響應(yīng)能將性能進(jìn)一步擴(kuò)展。通常復(fù)合水凝膠可以解構(gòu)成NP或水凝膠基質(zhì)等核心成分，作為材料中的刺激響應(yīng)或效應(yīng)模塊，在識(shí)別后以輸出形式引起體系變化。除了對(duì)單刺激產(chǎn)生響應(yīng)，生物系統(tǒng)還能配備多種受體對(duì)不同的刺激輸入作出反應(yīng)，并根據(jù)組成來(lái)識(shí)別和處理不同數(shù)量的刺激并將其作為初始輸入信號(hào)，而納米復(fù)合水凝膠的多組分和分級(jí)結(jié)構(gòu)也有利于通過(guò)結(jié)合水凝膠基質(zhì)和NP來(lái)編碼多種刺激響應(yīng)。開發(fā)這種多刺激反應(yīng)體系對(duì)于改善體內(nèi)藥物運(yùn)輸?shù)拿舾行院晚槕?yīng)性至關(guān)重要。此外，和活細(xì)胞類似，部分NP也能利于自身的轉(zhuǎn)化能力作為智能轉(zhuǎn)化成分，通過(guò)轉(zhuǎn)換結(jié)點(diǎn)將多種刺激有序連接，并通過(guò)NP刺激傳感器對(duì)很多曾經(jīng)無(wú)法識(shí)別的刺激做出響應(yīng)。目前的刺激轉(zhuǎn)換結(jié)點(diǎn)大多來(lái)自作為天然刺激傳感器的納米材料或能承載刺激轉(zhuǎn)換特性的NP。而根據(jù)所識(shí)別的刺激，響應(yīng)分為單向和雙向兩種模式。圖2. 刺激響應(yīng)型納米復(fù)合水凝膠的設(shè)計(jì)策略。3.刺激響應(yīng)型納米復(fù)合水凝膠的生物醫(yī)用性能由于設(shè)計(jì)的靈活性和對(duì)內(nèi)外刺激廣泛的響應(yīng)性，納米復(fù)合水凝膠顯著促進(jìn)了生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)步。常見的體內(nèi)刺激包括對(duì)氧化還原反應(yīng)、酶、葡萄糖、溫度、pH等響應(yīng)；常見的體外刺激包括對(duì)熱、光、磁等響應(yīng)。

圖3. 透明質(zhì)酸基納米復(fù)合水凝膠利用透明質(zhì)酸酶在感染傷口時(shí)的過(guò)度表達(dá)。

圖4. 磁響應(yīng)型納米復(fù)合水凝膠的按需給藥過(guò)程。[結(jié)論與展望]與靜態(tài)平臺(tái)相比，刺激響應(yīng)型納米復(fù)合水凝膠對(duì)于開發(fā)復(fù)雜的生物功能平臺(tái)有更明顯的優(yōu)勢(shì)，正如本文所述，NP和水凝膠結(jié)合的產(chǎn)物顯示了優(yōu)異的設(shè)計(jì)和組裝靈活性，以及對(duì)生物醫(yī)學(xué)性能的增強(qiáng)。但無(wú)論其潛力和發(fā)展焦點(diǎn)多么引人關(guān)注，這種復(fù)合材料目前還未獲得監(jiān)管部門批準(zhǔn)在醫(yī)療保健使用，如何克服從實(shí)驗(yàn)室到臨床之間的障礙，仍是研究中所面臨的重大挑戰(zhàn)。

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202005941

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