Attualmente, i materiali delle membrane svolgono un ruolo importante nella riparazione dei tessuti, in particolare le membrane a base di polisaccaridi, attirando molta attenzione grazie alle loro eccellenti proprietà biologiche. Tuttavia, le scarse proprietà meccaniche delle membrane a base di polisaccaridi in condizioni umide limitano gravemente le loro applicazioni in vivo. La fabbricazione di membrane a base di polisaccaridi con robuste proprietà meccaniche a umido ed eccellenti proprietà biologiche rimane impegnativa e vale la pena esplorarla.
I ricercatori dell'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina hanno recentemente pubblicato un articolo di ricerca sulla National Science Review , cercando di affrontare questa sfida. Hanno proposto una strategia di rinforzo meccanico bioispirata basata sulla reticolazione e idratazione eterogenea (HCH) di una doppia rete molecolare/nanoscala.
Secondo il semplice principio chimico (Ca 2+ reticolazione e invasione di molecole d'acqua), i ricercatori possono regolare l'eterogeneità della struttura e della composizione dei materiali nanocompositi target. In questo caso l'eterogeneità risiede nel processo di reticolazione e idratazione che avviene selettivamente nella rete molecolare. La rete molecolare rende la membrana morbida e flessibile (contenente acqua) mentre la rete di nanofibre può sopportare indisturbata sollecitazioni esterne per fornire supporto meccanico.
A titolo dimostrativo, una membrana nanocomposita di rete a doppia scala composta da Ca 2+ -è stata fabbricata una rete di molecole di alginato di sodio (SA) reticolato e idratato e una rete di nanofibre di cellulosa batterica (BC). Esperimenti meccanici hanno dimostrato che la membrana nanocomposita a rete a doppia scala presenta eccellenti proprietà meccaniche a umido come resistenza, tenacità e forza di sutura.
Allo stesso tempo, la valutazione biologica e gli esperimenti in vivo (come l'esperimento di riparazione dei difetti mandibolari del cane) hanno dimostrato che la membrana funzionalizzata possiede buone proprietà biologiche (come capacità di adesione cellulare, citocompatibilità, capacità antibatterica e capacità osteogenica), il che indica il grande potenziale di applicazione biomedica della membrana nanocomposita a rete a doppia scala.
La strategia di rafforzamento meccanico bioispirato dell'HCH della doppia rete molecolare/nanoscala proposta in questo lavoro è universale e fornirebbe importanti informazioni sulla progettazione e fabbricazione di biomateriali avanzati a base di polisaccaridi utilizzati nel campo biomedico.
Ulteriori informazioni: Jian-Hong Xiao et al, Membrane nanocomposite a base di polisaccaridi bioispirate con robuste proprietà meccaniche a umido per la rigenerazione ossea guidata, National Science Review (2024). DOI:10.1093/nsr/nwad333
Fornito da Science China Press
