Membranas à base de polissacarídeos com altas propriedades mecânicas úmidas para reparo ósseo
(a) Projeto e fabricação de membranas nanocompostas à base de polissacarídeos; (b) Imagem de microscópio eletrônico de transmissão (TEM) de nanofibra de celulose bacteriana, mostrando estrutura de rede em nanoescala; (c) Imagem de microscópio eletrônico de varredura (MEV) da membrana nanocomposta à base de polissacarídeo; (d) Propriedades abrangentes das membranas nanocompostas à base de polissacarídeos, apresentando vantagens óbvias em comparação aos concorrentes. Crédito:Crédito da foto:Jian-Hong Xiao e Si-Ming Chen. Atualmente, os materiais de membrana desempenham um papel importante na reparação tecidual, especialmente as membranas à base de polissacarídeos, atraindo muita atenção devido às suas excelentes propriedades biológicas. No entanto, as fracas propriedades mecânicas das membranas à base de polissacáridos sob condições húmidas limitam severamente as suas aplicações in vivo. A fabricação de membranas à base de polissacarídeos com propriedades mecânicas úmidas robustas e excelentes propriedades biológicas continua desafiadora e vale a pena explorar.
Pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia da China publicaram recentemente um artigo de pesquisa na National Science Review , tentando enfrentar esse desafio. Eles propuseram uma estratégia de reforço mecânico bioinspirada baseada em reticulação e hidratação heterogênea (HCH) de rede dupla molecular/nanoescala.
Pelo princípio químico fácil (Ca
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reticulação e invasão de moléculas de água), os pesquisadores podem regular a heterogeneidade da estrutura e composição dos materiais nanocompósitos alvo. Aqui, a heterogeneidade reside no processo de reticulação e hidratação que ocorre seletivamente na rede molecular. A rede molecular torna a membrana macia e flexível (contendo água), enquanto a rede de nanofibras imperturbada pode suportar tensões externas para fornecer suporte mecânico.
Como demonstração, uma membrana nanocomposta de rede de dupla escala composta de Ca
2+
Foi fabricada uma rede de moléculas de alginato de sódio (SA) reticulada e hidratada e uma rede de nanofibras de celulose bacteriana (BC). Experimentos mecânicos mostraram que a membrana nanocomposta de rede de dupla escala exibe excelentes propriedades mecânicas úmidas, como resistência, tenacidade e força de sutura.
Ao mesmo tempo, a avaliação biológica e os experimentos in vivo (como o experimento de reparo de defeitos mandibulares em cães) mostraram que a membrana funcionalizada possui boas propriedades biológicas (como capacidade de adesão celular, citocompatibilidade, capacidade antibacteriana e capacidade osteogênica), o que indica o grande potencial de aplicação biomédica da membrana nanocomposta de rede em dupla escala.
A estratégia de fortalecimento mecânico bioinspirada do HCH de rede dupla molecular / nanoescala proposta neste trabalho é universal e forneceria informações importantes sobre o projeto e fabricação de biomateriais avançados à base de polissacarídeos utilizados no campo biomédico.
