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1、第21卷第10期化学进展Vol.21No.102009年10月PROGRESSINCHEMISTRYOct.,20093用于软骨修复的水凝胶33胡小红朱高长有(浙江大学高分子科学与工程学系杭州310027)摘要在软骨组织修复与再生中,水凝胶支架能够为细胞的增殖与分化提供更接近于天然软骨细胞外基质的微环境,是软骨组织修复的一种理想材料。除了在软骨修复中得到广泛应用的传统水凝胶外,本文还介绍了近年发展起来的一些具有新结构和新性能的水凝胶,包括高强度水凝胶以及结构中包含功能蛋白和多肽的水凝胶。重点介绍了对温度、pH值及对生物分子产生响应的刺激响应型水凝胶和自组装水凝胶。具有α2螺旋
2、结构和自组装水凝胶通过两个或多个卷曲螺旋结构聚集形成水凝胶,而通过多肽自组装形成的具有纤维结构的水凝胶在微观的结构上更接近软骨细胞外基质。此外,DNA的分子和序列也用来设计基于DNA的新型水凝胶。本文最后介绍了能在力学、生物学和可注射性等多方面更好地满足软骨修复需要的复合型水凝胶支架、干细胞与水凝胶的复合以及生长因子、基因和一些力学刺激对软骨再生的促进作用。关键词水凝胶支架软骨再生生物材料中图分类号:O63;TB324文献标识码:A文章编号:10052281X(2009)1022164212HydrogelsforCartilageRegeneration33HuXiaoho
3、ngZhuYangGaoChangyou(DepartmentofPolymerScienceandEngineering,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China)AbstractHighlyhydratedhydrogelscanbettermimicthechemicalandphysicalenvironmentsofcartilageextracellularmatrix(ECM)andtherefroeareidealbiomaterialsforcartilageregeneration.Besidesthetraditio
4、nalhydrogelswhichhavebeenusedincartilagerepair,somehydrogelswithnewstructuresandpropertiesarealsointroducedinthisarticle,includingmechanicallystronghydrogelsandhydrogelscontainingfunctionalproteinsorpeptidedomains.First,hydrogelswithsmartresponsetopH,temperature,ions,stressesandbioactivefac
5、torsarethusdiscussed.Second,self2assembledhydrogelscontainingpeptidedomainswhichpresentanoveladvanceintermsoftheirstructuralsimilaritytonaturalECMofcartilageandtheirbioactivitytocartilageregenerationareillustrated.Somehydrogelscanbecrosslinkedbyinteractionbetweenoramongself2assembledα2helix
6、structures,andothersmayself2assembletoformnanofibrousstructures.DNAsequencesandmoleculeshavealsobeenusedtodesignDNAbasedhydrogels.Thehydrogelfilledporousscaffolds,ontheotherhand,canmaintainboththegoodmechanicalstrengthofthehardscaffoldsandthegoodbiocompatibilityofthesofthydrogels,thusbehave
7、dbetterperformanceincartilageregeneration.TheinjectablehydrogelPmicrocarrierscompositeswithsuitablymechanicalpropertiesanddegradationtimeareanothertypeofappealingscaffoldshavingtheinvivocultureenvironmentforthedeliveredcells,minimalinvasionandlowcostofsu
