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【摘要】

先進形式的水凝膠具有許多固有的理想特性，可以設計成具有不同的結(jié)構(gòu)和功能。特別是，生物響應多功能水凝膠可以執(zhí)行復雜的生物學功能。這些包括原位單細胞方法、活細胞的捕獲、分析和釋放、細胞、組織和腫瘤特異性生態(tài)位的仿生學。它們可以進行體內(nèi)細胞操作并充當新的藥物遞送系統(tǒng)，從而實現(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Michael R. Hamblin教授，大不里士醫(yī)科大學Rana Jahanban-Esfahlan教授，哈佛醫(yī)學院Zohreh Amoozgar教授團隊在題為Advanced Bioresponsive Multitasking Hydrogels in the New Era of Biomedicine的水凝膠《Advanced Functional Materials》綜述中，總結(jié)了新方法和設備，分為即時檢測 (POCT)、微陣列、單細胞/稀有細胞方法、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用，并強調(diào)了一些局限性。最后，人們期待水凝膠如何使“一體化平臺”在癌癥治療、再生醫(yī)學以及炎癥、退行性、遺傳和代謝疾病的治療中發(fā)揮關(guān)健作用。

【主圖導讀】

圖1多任務 POCT 水凝膠格式。

圖2多任務水凝膠微陣列

圖3 用于單分子檢測和測序的水凝膠填充納米孔。

圖4 多任務水凝膠平臺允許單細胞捕獲和測序。

圖5 用于稀有細胞捕獲和釋放的多任務生物響應水凝膠形式。

圖6 基于多任務生物響應水凝膠的細胞仿生學，用于加載、生產(chǎn)和遞送 RNAi 到靶細胞。

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胞。

圖8 水凝膠衍生的多響應人工細胞能夠變形和機器人操作，用于磁性運動、貨物裝載和運輸。

圖9 用于軟組織再生的多任務水凝膠。

圖10 用于細胞培養(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)測不同疾病的多任務水凝膠微針 (MN) 貼片。
【小結(jié)】近年來，可以認為生物醫(yī)學進入了一個新時代，其特點是開發(fā)了新方法，例如單細胞“組學”、原位和體內(nèi)細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制，而且是為了發(fā)現(xiàn)新的靶點/標志物，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，是邁向個性化和精準醫(yī)療的一步。

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