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 6 篇精选文章，文章主题涉及多孔支架、金纳米颗粒涂层磁珠、牙科合金、伊立替康纳米平台、生物功能层状双氢氧化物纳米杂化物和多功能微球等，希望能为相关领域学者提供新的思路和参考，欢迎阅读。

//         栏目主编

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

Bio-Activation of HA/β-TCP Porous Scaffolds by High-Pressure CO₂ Surface Remodeling: A Novel “Coating-from” Approach

通过高压 CO₂ 表面重塑生物激发 HA/β-TCP 多孔支架生物活性：一种新的“Coating-from”方法

Clémentine Aubry et al.

https://www.mdpi.com/1893544

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双相大孔羟基磷灰石/β-磷酸三钙 (Hydroxyapatite/β-Tricalcium Phosphate, HA/β-TCP) 支架 (Biphasic macroporous Hydroxyapatite/β-Tricalcium Phosphate scaffolds, BCPs) 被广泛用于骨修复。然而，高温 HA 和 β-TCP 相的生物活性有限 (由于 HA 的低溶解度、受限的表面积、低离子释放等因素)。基于此，研究人员制定了用仿生磷灰石涂覆此类 BCP 以增强生物活性的策略。研究发现，生物活性受限可能与其粘附性差有关，并且可能难以在工业规模上处理亚稳态溶液。因此，在商业 BCP 上生成高度生物活性的表面需要做替代策略。在本文中，作者开发了一种创新的“Coating-from”方法，通过超临界 CO₂ 下的水热处理——作为具有工业可扩展性的可逆的 pH 调节剂，来重塑 BCP 表面。基于一组互补工具，包括扫描电子显微镜  (Scanning Electron Microscopy, FEG-SEM)、固态核磁共振 (Solid-State Nuclear Magnetic Resonance, NMR) 和离子交换测试，作者证明了大孔 BCP 表面的重塑以及涉及仿生 CaP 相的溶解-再沉淀现象的发生。新沉淀的化合物被鉴定为类骨纳米晶磷灰石和磷酸八钙 (Octacalcium Phosphate, OCP)，这两者都以其高生物活性特性而闻名，且有利于骨骼愈合。同时作者还探讨了关键工艺参数的影响，并展示了用抗菌 Cu²⁺ 离子掺杂改造后的 BCP 向支架传递额外功能的可能性，这种可能性已通过体外测试得到证实。结果显示，这种新工艺可以通过一种简单且具有生物相容性的方法增强商业 BCP 支架的生物活性。

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原文出自 Materials 期刊

Aubry, C.; Drouet, C.; Azaïs, T.; Kim, H.-J.; Oh, J.-M.; Karacan, I.; Chou, J.; Ben-Nissan, B.; Camy, S.; Cazalbou, S. Bio-Activation of HA/β-TCP Porous Scaffolds by High-Pressure CO₂ Surface Remodeling: A Novel “Coating-from” Approach. Materials 2022, 15, 7306.

02

Gold-Nanoparticle-Coated Magnetic Beads for ALP-Enzyme-Based Electrochemical Immunosensing in Human Plasma

用于人血浆中碱性磷酸酶电化学免疫传感的金纳米颗粒涂层磁珠

Seo-Eun Lee et al.

https://www.mdpi.com/1865492

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本研究制造了一个用于生物测定的以简单灵敏的 AuNP 涂层磁珠 (AuNP-Coated Magnetic Beads, AMB) 为基础的电化学生物传感器平台。作者使用生物素-链霉亲和素偶联成功制备了 AuNP 偶联的磁性颗粒，通过扫描电子显微镜、能量色散 X 射线分析和紫外-可见光谱对纳米复合物的形态和结构进行表征；此外，还利用循环伏安法研究了 AuNP-MB 对碱性磷酸酶 (Alkaline Phosphatase, ALP) 的电化学信号增强作用。作者在开发的具有氧化铟锡电极的 AuNP-MB 复合物上进行基于 ALP 的电化学 (Electrochemical, EC) 免疫测定，随后通过生物素-亲和素偶联，在 AMB 复合物上很好地优化了捕获抗体的浓度。最后，开发的 AuNP-MB 免疫分析平台通过免疫应答检测细胞外囊泡，验证了 EGFR (Epidermal Growth Factor Receptor) 蛋白在人血浆中多形胶质母细胞瘤 (Glioblastoma Multiforme, GBM) 衍生的 EVs (108 粒/mL) 上的存在。因此，AuNP-MB 上基于信号增强 ALP 的 EC 生物传感器作为免疫测定平台得到了很好的应用，这一结果也揭示了生物传感器在生物环境免疫测定中的潜在应用。

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原文出自 Materials 期刊

Lee, S.-E.; Jeong, S.-E.; Hong, J.-S.; Im, H.; Hwang, S.-Y.; Oh, J.K.; Kim, S.-E. Gold-Nanoparticle-Coated Magnetic Beads for ALP-Enzyme-Based Electrochemical Immunosensing in Human Plasma. Materials 2022, 15, 6875.

03

Minimization of Adverse Effects Associated with Dental Alloys

牙科合金的不良影响最小化

Marianna Arakelyan et al.

https://www.mdpi.com/1904938

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金属合金是当前牙科实践中最常用的材料之一。在口腔应用中，合金中的金属离子会释放到口腔液中，这可能会对周围组织甚至身体内部器官产生负面影响，与金属口腔矫治器相关的副作用可能出现在局部或全身，例如口腔灼痛、潜在的恶性口腔病变以及局部或全身超敏反应等。然而，目前尚未制定与牙科合金相关不良反应的明确诊断标准和治疗指南。本文旨在总结金属口腔矫治器相关副作用的情况、分析加重牙科合金负面影响的危险因素、为与金属口腔矫治器相关的病理状况的诊断、管理和预防制定建议。

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原文出自 Materials 期刊

Arakelyan, M.; Spagnuolo, G.; Iaculli, F.; Dikopova, N.; Antoshin, A.; Timashev, P.; Turkina, A. Minimization of Adverse Effects Associated with Dental Alloys. Materials 2022, 15, 7476.

04

Nanoplatforms for Irinotecan Delivery Based on Mesoporous Silica Modified with a Natural Polysaccharide

基于天然多糖修饰的介孔二氧化硅的伊立替康纳米平台

Ana-Maria Brezoiu et al.

https://www.mdpi.com/1874614

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天然化合物是有益成分的重要来源，可与众所周知的细胞抑制剂一起用于癌症治疗，以增强靶向肿瘤组织的治疗效果。因此，作者开发了含有介孔二氧化硅和从石莼海藻中提取的天然多糖绿藻硫化多糖的纳米平台以用于伊立替康 (治疗结肠癌新药)。作者分别对介孔二氧化硅-绿硫化多糖纳米平台和伊立替康负载材料进行了结构和形态表征，在 pH 值为 7.6 的磷酸盐缓冲溶液中进行体外药物释放实验，实验表明伊立替康在 8 小时内完全被吸收；对于天然多糖含量较高的纳米平台，其动力学较慢。绿藻硫化多糖提取物被证明对成纤维细胞 L929 细胞系具有高达 2 mg/mL 的生物相容性。负载伊立替康的纳米平台表现出比单独药物对人结直肠腺癌细胞 (HT-29) 更好的抗癌活性，24 小时后其存活率降至 60%。此外，细胞周期分析证明，将伊立替康加载到已开发的纳米平台上会导致在 G0/G1 期被捕获的细胞数量增加，并影响肿瘤细胞的发育。

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原文出自 Materials 期刊

Brezoiu, A.-M.; Prelipcean, A.-M.; Lincu, D.; Deaconu, M.; Vasile, E.; Tatia, R.; Seciu-Grama, A.-M.; Matei, C.; Berger, D. Nanoplatforms for Irinotecan Delivery Based on Mesoporous Silica Modified with a Natural Polysaccharide. Materials 2022, 15, 7003.

05

Biofunctional Layered Double Hydroxide Nanohybrids for Cancer Therapy

用于癌症治疗的生物功能层状双氢氧化物纳米杂化物

Joonghak Lee et al.

https://www.mdpi.com/1939638

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层状双氢氧化 (Layered Double Hydroxides, LDHs) 是一种具有二维纳米结构的无机材料，具有生物相容性强、制备简便和在治疗性生物应用中高载药量等优点。自从将 DNA 分子嵌入 LDH 材料的化学反应被报道以来，各种 LDH 纳米杂化物已经被开发用于生物医学药物递送系统。由于这些原因，许多与治疗剂杂交的 LDHs 在具有靶向功能的癌症成像和治疗中具有重要作用。因此，本文综述了用于癌症治疗策略 (包括基因治疗、化学疗法、免疫疗法和联合疗法) 的 LDH 纳米杂化物制备的最新进展。

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原文出自 Materials 期刊

Lee, J.; Seo, H.S.; Park, W.; Park, C.G.; Jeon, Y.; Park, D.-H. Biofunctional Layered Double Hydroxide Nanohybrids for Cancer Therapy. Materials 2022, 15, 7977.

06

Multifunctional Microspheres Based on D-Mannose and Resveratrol for Ciprofloxacin Release

基于 D-甘露糖和白藜芦醇的多功能微球环丙沙星释放

Roberta Cassano et al.

https://www.mdpi.com/1892650

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本文介绍了可用于释放环丙沙星的功能性微球的制备、表征和性能评估。这些颗粒是使用 D-甘露糖 (一种天然的己醛糖) 和白藜芦醇 (一种强大的抗氧化剂) 获得的。并且在上述化合物最初被转化为 D-甘露糖羧酸盐和白藜芦醇甲基丙烯酸酯的过程中，对其进行了酯化反应，所得产物可用于制备通过光散射、FT-IR 分光光度法和扫描电子显微镜表征的微球。随后，作者在 pH 1.2 (模拟胃的 pH 值)，以及 pH 6.8 和 pH 7.4 (模拟肠道环境) 时，评估微球的肿胀程度；然后将抗生素环丙沙星加载到微球中，包封效率为 100%。药物释放的累积量在 pH 6.8 时为 55%，在 pH 7.4 时为 99%。同时为评估抗菌活性而进行的测试也证明了获得的微球体抑制大肠杆菌生长的能力，由于其结构中存在白藜芦醇，其抗氧化功效已通过大鼠肝微粒体膜检测得到证实。研究结果表明，基于 D-甘露糖和白藜芦醇的微球可被视为有前途的多功能载体，用于治疗肠道和泌尿系统感染。

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原文出自 Materials 期刊

Cassano, R.; Curcio, F.; Procopio, D.; Fiorillo, M.; Trombino, S. Multifunctional Microspheres Based on D-Mannose and Resveratrol for Ciprofloxacin Release. Materials 2022, 15, 7293.

   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
2021 CiteScore	4.7
Time to First Decision	15.3 Days
Time to Publication	38 Days

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