我校生物醫學工程學院與材料科學研究所聯合團隊,在國際知名期刊《生物材料科學與工程前沿》上,發表了題為《組織工程支架的純化策略:從基礎原理到臨床應用挑戰》的綜述文章,系統性地回顧和展望了生物活性材料——特別是用于組織再生的支架材料——在純化技術方面的最新進展與未來方向,彰顯了我校在該交叉學科的深厚積累與前沿視野。
文章深入剖析了組織工程支架作為生物活性材料的核心地位。理想的支架不僅需要具備良好的生物相容性、可控的降解性與匹配的力學性能,其純度更是決定其安全性與功能性的關鍵。微量的殘留溶劑、未反應的單體、催化劑或加工過程中引入的雜質,都可能引發炎癥反應、免疫排斥或干擾細胞行為,最終導致組織再生失敗。因此,高效的純化工藝是支架從實驗室走向臨床應用的必經之路,也是當前生物材料領域的研究熱點與難點。
本綜述首次從“材料來源與制備工藝”的源頭出發,對純化需求進行了分類梳理。文章詳細比較了針對不同材料體系(如天然聚合物膠原/殼聚糖、合成聚合物PLA/PGA、以及生物陶瓷等)和不同制備技術(如靜電紡絲、3D打印、相分離、氣體發泡等)所產生的特征性雜質,并指出“一刀切”的純化策略并不可行,必須發展材料與工藝特異性的純化方案。
在系統梳理現有純化技術方面,文章涵蓋了物理方法(如超臨界流體萃取、透析、超濾)、化學方法(如溶劑置換、化學洗滌)以及組合工藝。團隊重點分析了新興的綠色純化技術,如超臨界二氧化碳流體技術,因其無溶劑殘留、操作溫度溫和、穿透性強等優點,在去除內部孔隙雜質方面展現出巨大潛力。文章也強調了在線監測與過程分析技術對于實現純化工藝標準化、可控化的重要性。
除了工藝本身,綜述創造性地提出了“功能化純化”的概念。即純化過程不應僅僅被視為去除雜質,更可作為一個功能化修飾的契機。例如,在純化過程中同步引入特定的生物活性分子或進行表面拓撲結構修飾,從而在“清潔”支架的一步到位地賦予其誘導細胞定向分化或血管化的能力,簡化生產流程,提高支架的性能效率比。
文章直面臨床轉化的核心挑戰。團隊指出,當前從實驗室規模到工業化放大生產過程中,純化工藝的穩定重現性、成本控制以及符合藥品生產質量管理規范(GMP)的驗證體系,是制約生物活性支架產業化的主要瓶頸。未來的研究需要材料科學家、化學工程師和臨床醫生更緊密地合作,建立從材料設計之初就融入可純化性考量的“設計-制備-純化-驗證”一體化研發范式。
該綜述的發表,不僅為國內外同行提供了清晰的技術路線圖,也標志著我校在生物活性材料與組織工程這一戰略前沿領域,已從跟蹤模仿進入引領部分方向發展的新階段。相關工作得到了國家自然科學基金重點項目及學校“雙一流”學科建設經費的持續支持。團隊表示,將繼續深耕于此,推動更安全、高效、智能的下一代組織工程支架從實驗室走向病床,造福患者。
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更新時間:2026-04-10 14:44:14
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