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江苏大学环境与安全工程学院，生物质能源研究院，生物基环境功能新材料研究所刘俊教授团队对生物聚合物构建各向异性结构在生物医学中的应用进行了综述，论文主要从各向异性结构构建方法、可用于各向异性结构构建的生物聚合物、各向异性结构表征以及各向异性结构的生物医学应用四个方面进行了综述。

各向异性特征在不同生物体的各种生命活动中起着不可或缺的作用。人们越来越努力地学习和模拟各种组织的内在各向异性结构或功能，以便在不同领域广泛应用，特别是在生物医学中。本文通过案例研究分析讨论了利用生物聚合物制备的各向异性结构应用于生物医学的方法。总结了生物聚合物，包括不同的多糖、蛋白质及其衍生物，特别是纳米纤维素，它们已被证实具有适用于不同生物医学应用的良好生物相容性。还总结了用于理解和表征各种基于生物聚合物的各向异性结构的先进分析技术。但是，在精确构建具有从分子到宏观水平的各向异性结构的生物聚合物基生物材料以及拟合天然组织中的动态过程方面仍然存在挑战。可以预见，随着生物聚合物分子功能化、生物聚合物构建块取向操纵策略和结构表征技术的进步，开发用于不同生物医学应用的各向异性生物聚合物生物材料将为未来疾病治疗和医疗保健体验做出重大贡献。

图形摘要：基于生物聚合物的各向异性生物材料的制备及应用

图1：生物聚合物从分子水平到宏观的各向异性结构构建

图2：通过定向冷冻干燥法制备各向异性结构

图3：通过外部机械刺激及磁场构建各向异性结构

图4：广泛用于各向异性生物材料构建的生物聚合物

图5：基于生物聚合物的各向异性结构的通用表征

图6：构建生物聚合物衍生的各向异性材料并应用于生物医学

具有不同水平各向异性结构的生物聚合物基生物材料的开发用于生物医学应用，从学术研究到临床试验都受到广泛关注。本文简要介绍了自然界中存在的各向异性结构，从宏观到纳米级以及分子水平上说明了自然界中有序结构的相似性。通过分析生物聚合物基生物材料的优势和适用性，提出了具有各向异性结构的生物材料构建策略，例如定向冻结、施加外部机械力和磁场、静电纺丝等。天然来源的聚合物，如纤维素、半纤维素、藻类多糖、壳聚糖和蛋白质，它们具有固有的生物相容性和有序的分子组装，是制备用于生物医学应用的各向异性生物材料的理想选择。为了说明生物材料中的精细各向异性结构，先进的分析表征技术，如光谱、电磁、声电机技术和显微镜成像，在材料开发中是必不可少的。尽管基于生物聚合物的各向异性生物材料在生物医学应用中显示出巨大的潜力，但构建有序结构、精确设计不同层次结构及其应用方法，仍然具有挑战性，需要进一步的技术创新。可以预见的是，具有有序结构和功能的生物聚合物基生物材料的构建和应用将为现代生物医学的发展做出重大贡献，提供疾病治疗和医疗保健的新体验。

该研究成果以“Fabrication of bio-inspired anisotropic structures from biopolymers for biomedical applications: A review”为题发表在《Carbohydrate Polymers》上。

文章转载自：“高分子科技”

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