明胶基颗粒水凝胶支架中的多尺度结构–性能关系

颗粒水凝胶支架（GHS）是由相互连接的阻塞水凝胶颗粒（特别是微凝胶）组成的宏孔生物材料。每个微凝胶是一个交联的聚合物网络，通常具有纳米级孔隙。在大分子中，蛋白质如明胶及其衍生物在GHS研究中常被使用，因为它们的物理化学特性和生物学特性已经得到很好地建立。明胶基GHS的分层结构，从微凝胶内部的纳米级大分子网络到具有宏观间隙孔的阻塞微凝胶，提供了对支架的结构和功能特性进行模块化控制的能力，使得独特的生物医学应用成为可能。本文突出强调了分子尺度上的明胶化学、微尺度水凝胶颗粒设计和宏尺度支架组装如何调节明胶基GHS的整体行为。在分子尺度上，明胶基聚合物的化学成分调节交联机制、降解动力学和生物活性，从而影响微凝胶的稳定性和机械行为。在微尺度上，颗粒尺寸、稳定性、形状/孔隙率和刚度是调节GHS孔架构、机械完整性和细胞-组织-生物材料相互作用的关键设计因素，反过来又影响GHS在宏尺度上的整体特性。GHS的互联宏孔网络，通过微凝胶特性进行调节，指导细胞渗透和组织整合，使其在血管化、免疫调节、组织再生和3D生物打印等方面具有应用潜力。通过从大分子到微凝胶特征再到支架性能的结构-性能关系映射，本文可能为明胶基GHS的合理设计和优化开辟新的机会，以适应广泛的生物医学应用。