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【摘要】

先進(jìn)形式的水凝膠具有許多固有的理想特性，可以設(shè)計(jì)成具有不同的結(jié)構(gòu)和功能。特別是，生物響應(yīng)多功能水凝膠可以執(zhí)行復(fù)雜的生物學(xué)功能。這些包括原位單細(xì)胞方法、活細(xì)胞的捕獲、分析和釋放、細(xì)胞、組織和腫瘤特異性生態(tài)位的仿生學(xué)。它們可以進(jìn)行體內(nèi)細(xì)胞操作并充當(dāng)新的藥物遞送系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)診斷、治療、疫苗接種和免疫治療方法。

最近，約翰內(nèi)斯堡大學(xué)Michael R. Hamblin教授，大不里士醫(yī)科大學(xué)Rana Jahanban-Esfahlan教授，哈佛醫(yī)學(xué)院Zohreh Amoozgar教授團(tuán)隊(duì)在題為Advanced Bioresponsive Multitasking Hydrogels in the New Era of Biomedicine的水凝膠《Advanced Functional Materials》綜述中，總結(jié)了新方法和設(shè)備，分為即時(shí)檢測(cè) (POCT)、微陣列、單細(xì)胞/稀有細(xì)胞方法、人造膜、仿生建模系統(tǒng)、納米醫(yī)生和微針貼片。批判性地討論了每種格式的潛力和應(yīng)用，并強(qiáng)調(diào)了一些局限性。最后，人們期待水凝膠如何使“一體化平臺(tái)”在癌癥治療、再生醫(yī)學(xué)以及炎癥、退行性、遺傳和代謝疾病的治療中發(fā)揮關(guān)健作用。

【主圖導(dǎo)讀】

圖1多任務(wù) POCT 水凝膠格式。

圖2多任務(wù)水凝膠微陣列

圖3 用于單分子檢測(cè)和測(cè)序的水凝膠填充納米孔。

圖4 多任務(wù)水凝膠平臺(tái)允許單細(xì)胞捕獲和測(cè)序。

圖5 用于稀有細(xì)胞捕獲和釋放的多任務(wù)生物響應(yīng)水凝膠形式。

圖6 基于多任務(wù)生物響應(yīng)水凝膠的細(xì)胞仿生學(xué)，用于加載、生產(chǎn)和遞送 RNAi 到靶細(xì)胞。

圖7 能夠產(chǎn)生蛋白質(zhì)、固定化和交流的水凝膠衍生人工細(xì)胞。

圖8 水凝膠衍生的多響應(yīng)人工細(xì)胞能夠變形和機(jī)器人操作，用于磁性運(yùn)動(dòng)、貨物裝載和運(yùn)輸。

圖9 用于軟組織再生的多任務(wù)水凝膠。

圖10 用于細(xì)胞培養(yǎng)的水凝膠衍生仿生模型系統(tǒng)和用于骨再生的 3D 動(dòng)態(tài)多孔礦化基質(zhì)。

圖11 用于疫苗接種和按需藥物釋放的納米醫(yī)生。

圖12 用于治療和監(jiān)測(cè)不同疾病的多任務(wù)水凝膠微針 (MN) 貼片。
【小結(jié)】近年來(lái)，可以認(rèn)為生物醫(yī)學(xué)進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代，其特點(diǎn)是開發(fā)了新方法，例如單細(xì)胞“組學(xué)”、原位和體內(nèi)細(xì)胞操作以及按需和命令 控制藥物釋放。已經(jīng)探索了這些方法，不僅是為了揭示疾病的潛在分子機(jī)制，而且是為了發(fā)現(xiàn)新的靶點(diǎn)/標(biāo)志物，以及新的療法和免疫療法。這些新方法還可以提高臨床轉(zhuǎn)化的可能性，是邁向個(gè)性化和精準(zhǔn)醫(yī)療的一步。

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