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【摘要】
先进形式的水凝胶具有许多固有的理想特性 ， 可以设计成具有不同的结构和功能 。 特别是 ， 生物响应多功能水凝胶可以执行复杂的生物学功能 。 这些包括原位单细胞方法、活细胞的捕获、分析和释放、细胞、组织和肿瘤特异性生态位的仿生学 。 它们可以进行体内细胞操作并充当新的药物递送系统 ， 从而实现诊断、治疗、疫苗接种和免疫治疗方法 。
最近 ， 约翰内斯堡大学Michael R. Hamblin教授 ， 大不里士医科大学Rana Jahanban-Esfahlan教授 ， 哈佛医学院Zohreh Amoozgar教授团队在题为Advanced Bioresponsive Multitasking Hydrogels in the New Era of Biomedicine的水凝胶《Advanced Functional Materials》综述中 ， 总结了新方法和设备 ， 分为即时检测 (POCT)、微阵列、单细胞/稀有细胞方法、人造膜、仿生建模系统、纳米医生和微针贴片 。 批判性地讨论了每种格式的潜力和应用 ， 并强调了一些局限性 。 最后 ， 人们期待水凝胶如何使“一体化平台”在癌症治疗、再生医学以及炎症、退行性、遗传和代谢疾病的治疗中发挥关键作用 。
【主图导读】
图1多任务 POCT 水凝胶格式 。
图2多任务水凝胶微阵列
图3 用于单分子检测和测序的水凝胶填充纳米孔 。
图4 多任务水凝胶平台允许单细胞捕获和测序 。
【生物医学|哈佛医学院《AFM综述》生物医学新时代的先进生物响应多任务水凝胶】图5 用于稀有细胞捕获和释放的多任务生物响应水凝胶形式 。
图6 基于多任务生物响应水凝胶的细胞仿生学 ， 用于加载、生产和递送 RNAi 到靶细胞 。
图7 能够产生蛋白质、固定化和交流的水凝胶衍生人工细胞 。
图8 水凝胶衍生的多响应人工细胞能够变形和机器人操作 ， 用于磁性运动、货物装载和运输 。
图9 用于软组织再生的多任务水凝胶 。
图10 用于细胞培养的水凝胶衍生仿生模型系统和用于骨再生的 3D 动态多孔矿化基质 。
图11 用于疫苗接种和按需药物释放的纳米医生 。
图12 用于治疗和监测不同疾病的多任务水凝胶微针 (MN) 贴片 。
【小结】
近年来 ， 可以认为生物医学进入了一个新时代 ， 其特点是开发了新方法 ， 例如单细胞“组学”、原位和体内细胞操作以及按需和命令 控制药物释放 。 已经探索了这些方法 ， 不仅是为了揭示疾病的潜在分子机制 ， 而且是为了发现新的靶点/标志物 ， 以及新的疗法和免疫疗法 。 这些新方法还可以提高临床转化的可能性 ， 是迈向个性化和精准医疗的一步 。
水凝胶的高效性和多功能性 ， 以及它们在生物医学界的日益普及 ， 已经导致对其多任务处理潜力的许多研究 。 这些新方法包括单细胞分析和基因分型 ， 以及纳米医生和微针等新设备 。
多任务水凝胶可以同时克服生物医学中的几个问题 ， 例如 ， 在 POCT 的情况下 ， 它们可以提供快速及时的诊断 ， 与传统诊断相比具有更高的灵敏度和特异性 。 即使对于某些采样存在问题的疾病 ， 多任务 POCT 也可以通过非常小的样本量（低至微升）实现快速诊断 。 另一个优势是可以进行自我健康监测和治疗 ， 这在许多情况下减少了住院的需要 ， 并且可以轻松监测康复过程 。
参考文献：
doi.org/10.1002/adfm.202104123
版权声明：「水凝胶」旨在分享学习交流高分子聚合物胶体学等领域的研究进展 。 编辑水平有限 ， 上述仅代表个人观点 。 投稿 ， 荐稿或合作请后台联系编辑 。 感谢各位关注！
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