2023西湖未来论坛-最值得关注的十大生物健康材料

备了许多类型的功能性水凝胶。图1C展示不同类型导电水凝胶，表现出近似人体皮肤的出色机械适应附面和高药物负载能力的韧性生物相容水凝胶，能关于水凝胶的文献报道了其用于特别值得关注的领是期刊出版物中探索各类天然水凝胶。值得注意的相反，化学水凝胶中的网络结构通过共价键结合而研究人员致力于创新性地设计针对特定应用的2004200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019202020212022期刊发文数量专利发文数量20032004200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019202020212022期刊发文数量20042005200620072008200920102011201220132014201520162017201820192020202120222004200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019202020212022期刊发文数量胶原蛋白4.4K4002004200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019202020212022期刊发文数量专利发文数量20032004200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019202020212022期刊发文数量20042005200620072008200920102011201220132014201520162017201820192020202120222004200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019202020212022期刊发文数量胶原蛋白4.4K400智能材料用于药物递送的材料组织工程材料抗微生物药物制剂材料生物电子材料脑机接口材料200302003发表年份智能材料用于药物递送的材料组织工程材料抗微生物药物制剂脑机接口材料生物电子材料发表年份可注射水凝胶导电水凝胶400400水凝胶电解质多功能水凝胶坚韧型水凝胶刺激响应水凝胶形状记忆水凝胶200302003发表年份用于药物递送的材料400200302003壳聚糖纤维素海藻酸盐胶原蛋白明胶海藻酸盐胶原蛋白透明质酸发表年份壳聚糖(25,0.02%)透明质酸壳聚糖(25,0.02%)透明质酸(55,0.03%) 海藻酸盐(158,0.1%)4%9.89.8K组织工程材料抗微生物药物制剂材料组织工程材料胶原蛋白明胶壳聚糖海藻酸盐纤维素透明质酸期刊发文数量2004200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019202020212022胶原蛋白明胶壳聚糖海藻酸盐纤维素透明质酸期刊发文数量2004200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019202020212022400200302003发表年份纤维素(36,0.2%)透明质酸纤维素(36,0.2%)透明质酸(27,0.2%) 海藻酸盐(62,0.4%)胶原蛋白胶原蛋白壳聚糖纤维素海藻酸盐明胶胶原蛋白透明质酸期刊发文数量2004200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019202020212022壳聚糖纤维素海藻酸盐明胶胶原蛋白透明质酸期刊发文数量2004200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019202020212022400200302003发表年份壳聚糖(29,0.1%)透明质酸壳聚糖(29,0.1%)透明质酸(7,0.01%) 海藻酸盐(57,0.1%)胶原蛋白1.3胶原蛋白1.3K抗微生物肽和水凝胶等其他材料也在过去二十年中性明胶基生物支架和胶原基纳米复合材料/支架已应在新兴生物材料领域，抗细菌的相关出版物数病毒药物开发方面的出版物分布偏向抗艾滋病病毒24抗生素面临的主要挑战是多重耐药性导致的超功地被用作针对细菌38、真菌39、病毒40-41和寄生虫4243以发文数量期刊发文数量期刊发文数量StreptomycesVibri病毒Staphylococcus8%PapillomavirusHerpes17%HepatitisProteusLactobacillusClostridiumCoronavirusInfluenzaMycobacteriumAcinetobacterCryptococcusTrichophytonRhizoctonia真菌9.4K发文数量期刊发文数量期刊发文数量StreptomycesVibri病毒Staphylococcus8%PapillomavirusHerpes17%HepatitisProteusLactobacillusClostridiumCoronavirusInfluenzaMycobacteriumAcinetobacterCryptococcusTrichophytonRhizoctonia真菌9.4KStreptococcusSaccharomycesPenicilliumSalmonellaEnterobacterCandidaFusariumKlebsiellaAspergillus细菌6%Bacillus期刊期刊专利80006000400020000发表年份期刊发文数量8000抗寄生虫6000抗寄生虫40002000发表年份(C)水凝胶季铵化合物生物高分子生物活性玻璃6000500400500400300200600050004000030002000000发表年份发表年份发表年份ActinobacteriaMycoplasmaActinobacteriaStenotrophomonasStenotrophomonasCampylobacterPorphyromonasMorxellaPriestaChlamydiaVaricellaRespiratorysyncytialHIVBurkholderiaVaricellaRespiratorysyncytialHIVNeisseriaCytomegalovirusHaemophilusCytomegalovirusSerratiaPseudomonas通道相互交织形成稳定地双连续体系并辅以聚合物近才对这些结构产生兴趣。图3C展现了过去二十年82,85-87纳米颗粒。3LNP的主要应用之一是作为药质体循环半衰期的重要参数，且大小和脂质双层的结构使其能够在脂质双层的烃链区域内携带疏水性达，有助于选择性地靶向这些细胞。研究人员还开纳米结构脂质载体8.3K35K脂质纳米粒子的类型10K隐形脂质体免疫脂质体对PEG的抗体，既而导致随后注射时药物被迅速清ytargetinglgytargetinglg3ndinertpolymersuchaspEG相对发文量增长速度（%）相对发文量增长速度（%）30252050立方晶固体脂质纳米粒子纳米结构脂质载体免疫脂质体隐形脂质体阳离子脂质体发表年份104可以通过人工表达某些表面蛋白来将外泌体靶向运送到特定的细胞或组织。外泌体的脂质双层膜还酰乙醇胺等脂质，其浓度高于细胞质膜。外泌体腔药物分子或者生物活性物质可以在外泌体分离前后引入其中。如图4C所示，装载外泌体有多种方冻融。89,106-107挤压和孵育等其他方法也可用于外泌一个重要前提是大规模分离和纯化外泌体。108-110用乳液等）中纯化外泌体的方法包括超速离心、尺寸111-117面临的主要挑战包括难以扩大生产规模、缺乏标准化的纯化和分析方法导致产量低以及各批次间存在品质差异。110,118因此，开发高效可靠的分离和表征技术对于进一步推进该领域的发展至关重要。109,118-119尽管目前市场上尚无获批的外泌体药疾病和心血管疾病等疾病的发展有关。91,94-96外泌体的生物膜穿透能力等特性，使其成为高效药物递送发文数量药物载荷方法发文数量药物载荷方法挤压法25000200005000期刊专利期刊发表年份由胶原蛋白和蚕丝混合制备的复合水凝胶已被视为理想的皮肤仿真材料。1263D生物打印也被用于络建立。127这些生物打印的类脑结构对理解大脑功3D生物打印制备的多通道仿生支架已被用于为脊髓和再生在使用生物墨水进行3D生物打印的应用中占体移植器官的3D生物打印尚未实现。有临床试验分水的制造使得构造具有特定生物和生化环境的生物构造物成为现实。3D生物打印技术能够制造出具有不足也是导致整体成功率较低的重要原因。由3D生3D生物打印可以制造出免疫排异反应最小的人造生水凝胶创造的3D环境与天然细胞外基质非常相胶已经被用于制造一些3D组织或器官模型，此类模(A)(B)10006000(B)1000600050004000期刊专利干细胞转录因子/生长因子成纤维细胞细胞外基质500300050020001000000发表年份发表年份发表年份(C)胰腺(110)乳腺胰腺(110)乳腺(16)眼睛(117)肾 韧带(210)关节(291)肌肉肌肉151神经皮肤5.6K骨骼器官5.2K7.9K器官654血管肝4.3K心脏488肺156可编程生物材料是一种可以响应外部刺激或环境变化而改变其性质和形状的动态生物材料。138-139记忆聚合物。140-141单向形状记忆聚合物在受到特定种能够在受到长时间刺激时发生属性或形状变化的辅以纳米颗粒144的混合材料相关的出版物也在稳步因于MOF基复合薄膜在机器人151和催化152领域的应发文数量发文数量发文数量发文数量相对发文量增长速度（%）70006000500040003000200060005000400030002000403020发表年份水凝胶仿生材料金属有机框架发表年份金属有机骨架仿生材料水凝胶A材料发表年份刺激类型 渗透压(61) 1.2K1.4K1705728.6K301305光为了进一步分析应用于先进蛋白质基材料中的几年中持续增长的出版物数量表明了它们逐渐兴起明胶是一种来源于胶原蛋白的物质，具有生物存在于动物组织细胞外基质中的纤维蛋白，同样是丝蛋白是用于开发先进的蛋白质生物材料中常纳米颗粒、冷冻凝胶和海绵等各种形式加以广泛应被开发成水凝胶，用于pH和氧化还原敏感的靶向药发文数量组织支架组织工程材料涂层材料伤口愈合药物递送传感器/生物传感器期刊发文数量20.05.0丝基材料的应用900600300发文数量组织支架组织工程材料涂层材料伤口愈合药物递送传感器/生物传感器期刊发文数量20.05.0丝基材料的应用900600300(A)(C)9000080000700006000050000400003000020000100000发表年份GelatinCollagenAlbuminPeptide-basedAntibody-based0.0发表年份((B)41K43K蛋白质基材料的类型590KAntibody-basedCollagenPeptide-basedproteinsAlbuminGelatin(D)211自愈合材料由于其特性而成为开发电子皮肤常在正常/常规使用中产生）的材料，被称为自愈合自愈合材料增加了材料的使用寿命，降低了维护和优点保障了医疗植入物、支架、设备和生物传感器的持久性能。自愈合材料领域的期刊和专利发表在具有应激性、可调机械性能、形状记忆和柔韧性/延合行为是否存诱因，自愈合材料大致可分为自主和药中有着特别的吸引力。自愈合材料的自我修复能植入物DNA材料生物传感器植入物DNA材料生物传感器40000期刊专利牙科迈克烯生物成像水凝胶伤口愈合聚合物药物递送聚合物聚硅氧烷组织工程材料聚酯生物高分子弹性体凝胶的另一个优点，是它们可通过在聚合物基水凝等纳米材料与高分子的复合来合成。嵌入金纳米线成的导电聚合物水凝胶具有内生导电性，广泛用于纤维素等天然聚合物也可被用作生物电子设备的物递送等生物电子领域得到了广泛的应用。245基于米材料由于其尺寸而在可注射生物电子设备中具有229的专用医疗保健监测设备和植入式图9C显示的是出版物数量增长率最高的材料。半导体和聚合物薄膜。这其中没有具有突出优势的有趣的是，水凝胶和聚合物的专利数量与期刊出版物的数量相近或更高，突显这两种材料的广泛商业材料中极具吸引力的一种选择。230聚乙二醇231和聚(20032004200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019202020212022200420052006200720082009201020112012201320142015201620172018201920202021202202003200420052006200720082009201020112012201320142015201620172018201920202021202220042005200620072008200920102011201220132014201520162017201820192020202120220信号转导期刊专利神经网络建模神经网络建模电子皮肤生物传感器200302003虑每种聚合物的出版物相对增速时，聚己二酸/对苯关注日益增加，个人防护装备的使用变得越来越普遍。为了能在不进一步增加环境负担的情况下满足这些需求，人们正在认真审视各类可生物降解塑料的潜在应用价值。253因此，作为生产可降解的一次原本用于强化塑料性能的化学物质，进而加剧对生用品、实验室耗材开发可持续材料的需求变得非常面可持续的新型材料来替代塑料。这些材料通常可251-2004200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019202020212022发文数量发文数量PLA纤维素淀粉壳聚糖PLGAPHAs木质素海藻酸盐PHBPGAPBATPDO相对发文量增长速度（%）6050402004200520062007200820092010201120122013201420152016201720182019202020212022发文数量发文数量PLA纤维素淀粉壳聚糖PLGAPHAs木质素海藻酸盐PHBPGAPBATPDO相对发文量增长速度（%）605040302010(A)(B)生物基不可生物降解一可生物降解不可生物降解期刊期刊专利600400200200302003发表年份(C)(D)2000018000160001400012000100008000600040002000PBATPHAsPHB木质素壳聚糖PDO纤维素淀粉PGA海藻酸盐PLAPLGA发表年份wsInternationalJournalofMolecularSciences2022,23(5),2662.f(29)who.Lackofnewantibioticsthreatensglobaleffortstocontaindrug-resistantinfections.https://www.fddddMembrane_Biology/05%3A_Experimental_Characterization-Spectroscopy_and_ytyldll