Materials：“生物材料”栏目 2022 年精选文章 | MDPI 编辑荐读
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本期编辑荐读为您精选了 2022 年发表在 Materials 期刊“生物材料”栏目上的 5 篇精选文章。内容包括可拉伸导电纤维素的应用、骨整合的促进、多功能水凝胶生物材料的性能与应用、氧化锆与钛植入物的研究以及生物材料对皮肤损伤的影响等热门话题。希望能为相关领域学者提供新的思路和参考，欢迎阅读。
Mutlu Özcan 教授
瑞士苏黎世大学
研究领域：牙科生物材料；固定修复；重建牙科；牙科粘合剂；微创牙科。
01
Stretchable and Conductive Cellulose/Conductive Polymer Composite Films for On-Skin Strain Sensors
用于皮肤应变传感器的可拉伸导电纤维素/导电聚合物复合膜
Joo Won Han et al.
https://www.mdpi.com/1732052
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导电复合材料在可拉伸传感器中用于可穿戴健康监测的应用引起了研究人员的极大兴趣。作者制备了基于羧甲基纤维素 (Carboxymethyl Cellulose, CMC)-聚 (3,4-乙烯二氧噻吩): 聚 (苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS) (CMC-PEDOT:PSS) 的高拉伸导电复合薄膜。通过优化实验室合成的 PEDOT:PSS、二甲基亚砜和 CMC 基质中的甘油含量，复合薄膜获得了优异的电气和机械性能。优化后的复合薄膜在 100% 应变下的相对电阻仅小幅增加 1.25 倍。CMC-PEDOT:PSS 复合薄膜在循环胶带附着/分离、弯曲和拉伸/释放测试下表现出优异的机械性能。机械变形下薄膜相对电阻的微小变化表明 CMC 基体中的导电 PEDOT:PSS 之间具有良好的电接触，CMC 和 PEDOT:PSS 之间具有很强的结合强度。作者基于导电和可拉伸的 CMC-PEDOT:PSS 复合薄膜制造了高度可拉伸和贴合的皮肤传感器，它可以灵敏地监测细微的生物信号和人体运动，例如呼吸湿度、饮用水、说话、皮肤接触、皮肤皱纹和手指弯曲。由于薄膜具有出色的电气特性，皮肤上的传感器可以以仅几微瓦的低功耗运行。本研究为使用高度可拉伸的 CMC-PEDOT:PSS 复合薄膜实现低功耗可拉伸电子器件奠定了基础。
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原文出自 Materials 期刊
Han, J.W.; Park, J.; Kim, J.H.; Entifar, S.A.N.; Prameswati, A.; Wibowo, A.F.; Kim, S.; Lim, D.C.; Lee, J.; Moon, M.-W.; Kim, M.-S.; Kim, Y.H. Stretchable and Conductive Cellulose/Conductive Polymer Composite Films for On-Skin Strain Sensors. Materials 2022, 15, 5009
02
Photothermal-Controlled Release of IL-4 in IL-4/PDA-Immobilized Black Titanium Dioxide (TiO2) Nanotubes Surface to Enhance Osseointegration: An In Vivo Study
IL-4/PDA 固定化黑色二氧化钛 (TiO2) 纳米管表面中 IL-4 的光热控制释放以增强骨整合：一项体内研究
Bo Chen et al.
https://www.mdpi.com/1801052
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宿主免疫应答已被逐渐认为是成功实现种植体骨整合的关键因素。本研究旨在通过在植入物插入后的最初几天内释放白介素-4 (IL-4) 来创建有利的免疫微环境，以减轻早期炎症反应并促进骨整合。作者通过将 IL-4/聚多巴胺 (Polydopamine, PDA) 涂层固定在黑色 TiO2 纳米管表面上，在近红外照射下实现按需释放 IL-4，以建立 B-TNT/PDA/IL-4 底物。基于高通量 DNA 微阵列数据的基因本体富集分析表明，添加 IL-4 可抑制破骨细胞的分化和功能。动物实验结果表明，与植入后7天的 Ti 组相比，B-TNT/PDA/IL-4+ 激光基质诱导的炎性、酒石酸盐抗性酸性磷酸酶、诱导型一氧化氮合酶和 CD163 阳性细胞最少。此外，显微计算机断层扫描结果显示，骨体积/总体积、小梁厚度、小梁数量最大，小梁分离最小；苏木精-伊红和 Masson 三色染色显示，B-TNT/PDA/IL-4+ 激光组的新骨形成量最大。本研究通过在植入后早期光热释放 IL-4，揭示了新型 B-TNT/PDA/IL-4 表面的骨免疫调节功能，从而为牙科植入物表面修饰开辟了新的途径。
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原文出自 Materials 期刊
Chen, B.; Liang, Y.; Song, Y.; Liang, Y.; Jiao, J.; Bai, H.; Li, Y. Photothermal-Controlled Release of IL-4 in IL-4/PDA-Immobilized Black Titanium Dioxide (TiO2) Nanotubes Surface to Enhance Osseointegration: An In Vivo Study. Materials 2022, 15, 5962.
03
3D Printing of Cellulase-Laden Cellulose Nanofiber/Chitosan Hydrogel Composites: Towards Tissue Engineering Functional Biomaterials with Enzyme-Mediated Biodegradation
载有纤维素酶的纤维素纳米纤维/壳聚糖水凝胶复合材料的 3D 打印：迈向具有酶介导生物降解的组织工程功能生物材料
Arnaud Kamdem Tamo et al.
https://www.mdpi.com/1807526
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本文提出了一种多功能水凝胶生物材料的 3D 打印。该材料具有用于组织工程的生物活性、良好的机械性能，以及由游离和封装的纤维素酶介导的生物降解性。作者使用负载纤维素酶和纤维素纳米纤维填充的壳聚糖粘性悬浮液的生物墨水，3D 打印了酶促生物降解和生物相容的纤维素纳米纤维 (Cellulose Nanofiber, CNF) 增强的壳聚糖 (Chitosan, CHI) 水凝胶。作者在成纤维细胞培养中原位研究了 CNF 酶降解动力学。为保持酶的稳定性并保证其持续释放，作者将纤维素酶初步封装在壳聚糖-酪蛋白酸盐纳米颗粒中，在 3D 打印墨水之前将其进一步结合到 CNF/CHI 粘性悬浮液中。在 CHI/CNF 水凝胶中掺入酶，有助于长期控制 CNF 机械增强的降低，同时保持壳聚糖的细胞生长促进特性。3D 打印支架中纤维素的水解动力学显示，CNFs 被酶缓慢但持续降解，在封装和游离酶孵育 14 天后，仍分别获得约 65% 和 55% 的相对活性。3D 打印的复合水凝胶表现出优异的细胞相容性，支持成纤维细胞的附着、增殖和生长。最终，3D 打印的 CHI/CNF 支架内 CNF 的伴随细胞生长和生物降解，都突出了 CHI/CNF 复合材料在组织模型设计中的显著潜力，可被用于开发 3D 构建体，该构建体具有适合生物医学应用的体外/体内降解性。
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原文出自 Materials 期刊
Tamo, A.K.; Tran, T.A.; Doench, I.; Jahangir, S.; Lall, A.; David, L.; Peniche-Covas, C.; Walther, A.; Osorio-Madrazo, A. 3D Printing of Cellulase-Laden Cellulose Nanofiber/Chitosan Hydrogel Composites: Towards Tissue Engineering Functional Biomaterials with Enzyme-Mediated Biodegradation. Materials 2022, 15,6039.
04
Zirconia versus Titanium Implants: 8-Year Follow-Up in a Patient Cohort Contrasted with Histological Evidence from a Preclinical Animal Model
氧化锆与钛植入物：患者队列的 8 年随访与临床前动物模型的组织学证据对比
Warwick J. Duncan et al.
https://www.mdpi.com/1757108
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氧化锆陶瓷 (Zirconia Ceramic, ZC) 植入物正变得越来越普遍，但临床前组织学和长期临床试验之间的研究相对较少。本研究包括：(1) 支持全覆盖义齿的一件式 ZC 或钛 (Ti) 种植体的 8 年临床随访；(2) 在动物模型中，对相同种植体进行组织形态学分析，比较种植体与各种表面处理。ZC 和 Ti 一体式植入物的短期临床前结果显示，在无负荷的股骨部位，骨植入物接触良好，这与老年无牙颌参与者的长期临床结果不同。虽然 ZC 和 Ti 种植体表现出相当的性能，但种植体周围炎和种植体丢失的风险仍然是一个重要因素。
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原文出自 Materials 期刊
Duncan, W.J.; Ma, S.; Siddiqi, A.; Osman, R.B. Zirconia versus Titanium Implants: 8-Year Follow-Up in a Patient Cohort Contrasted with Histological Evidence from a Preclinical Animal Model. Materials 2022, 15, 5322.
05
Designing a Biomaterial Approach to Control the Adaptive Response to a Skin Injury
设计一种生物材料方法来控制对皮肤损伤的适应性反应
Dale Feldman
https://www.mdpi.com/1828058
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本综述旨在解释如何设计一种生物材料方法来控制对损伤的适应性反应，重点是皮肤伤口。这些策略的选择将基于它们是否有合理的概率达到预期的临床结果，而不仅仅是比较利弊。为此，本综述将研究成人的正常适应性反应，以及为什么在大多数情况下它不能达到预期的临床结果。此外，适应性反应将在满足临床性能要求的情况下被研究，包括再生动物和胎儿伤口愈合。这将指导研究人员如何使用生物材料来改变整体适应性反应，以使其达到预期的临床结果。本综述的重点在于使用工程设计过程，而不是科学方法来设计临床治疗。此外，临床性能被要求是功能性而非结构性。本文最后将给出一些控制两种皮肤损伤的适应性反应的具体例子：烧伤和压疮。对于烧伤，它将涵盖一些用于证明临床研究合理性的临床前研究，并讨论使用该系统进行临床研究的结果。对于压疮，它将涵盖两种不同方法的一些临床前研究：电刺激和可降解/再生支架。本文将对于电刺激提供临床研究的结果。
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原文出自 Materials 期刊
Feldman, D. Designing a Biomaterial Approach to Control the Adaptive Response to a Skin Injury. Materials 2022, 15, 6366.
Materials 期刊介绍
主编：
Maryam Tabrizian, McGill University, Canada
期刊发表涵盖材料科学与工程研究相关各个领域的最新研究成果，包括但不限于高分子、纳米材料、能源材料、复合材料、碳材料、多孔材料、生物材料、建筑材料、陶瓷、金属等，以及材料物理化学、催化、腐蚀、光电应用、结构分析和表征、建模等研究领域在内的学术文章。
2021 Impact Factor | 3.748 (Q1*) |
2021 CiteScore | 4.4 |
Time to First Decision | 15.3 Days |
Time to Publication | 38 Days |
* Q1 (17/80) at category "Metallurgy and Metallurgical Engineering"
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