圖1. 全層角膜移植及其性質(zhì)需求。
首先,KPro需要能與周邊組織完全機化來避免眼內(nèi)炎,同時上皮需要一個濕環(huán)境避免眼干癥,還需要避免血管新生。其次,KPro還需要具備透光性來恢復視力,良好滲透性來確保氧氣及其他營養(yǎng)物質(zhì)輸送、力學以及環(huán)境穩(wěn)定性,,并不溶解。再次,KPro需要具備可加工性對于滿足個性化以及美學需求也非常重要。同時,如同其他生物材料一樣,廢棄的角膜假體將對人類健康和生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成不可預見的風險注,因此下一代人工角膜需具備可回收性,滿足資源再利用的可持續(xù)發(fā)展觀念。最后,人工角膜假體的材料制備工藝需要兼具可規(guī)模化以及批次穩(wěn)定性,批次間的高變異性,無法獲得可靠、可復現(xiàn)的結(jié)果。如何系統(tǒng)性地實現(xiàn)KPro的高效組織機化能力,動態(tài)且強韌的結(jié)構(gòu)性能,優(yōu)異的環(huán)境耐受性、友好性以及極高的批次穩(wěn)定性,需要眼科學以及高分子化工材料等多學科領(lǐng)域的并行協(xié)作。
作者探討了非平衡態(tài)到平衡態(tài)相分離結(jié)構(gòu)的演化機制,為該機制的進一步推廣奠定了理論基礎(chǔ)。多尺度結(jié)構(gòu)研究表面,該材料的相結(jié)構(gòu)進化從分子尺度開始,然后相分離結(jié)構(gòu)域的特征尺寸隨著時間的推移增長到宏觀尺度。加熱時疏水相互作用在分子水平上增強,隨后在納米尺度上聚集聚合物鏈,在微米尺度上發(fā)生富相(液滴)聚集。相對于更短的烷烴鏈結(jié)構(gòu),該相分離過程賦予了時間依賴性的不可逆孔隙生長,這是由于辛基側(cè)鏈相對強的相互作用導致類玻璃聚合物相的緩慢動態(tài)。從而,我們可以通過簡單地控制老化持續(xù)時間來控制在小組成間隔內(nèi)停止相分離的程度,從而平衡其滲透性和透明度。該方法可以推廣到其他凝膠體系,只要該體系具備如下兩個關(guān)鍵特征(i)處于不平衡狀態(tài);(ii)相分離結(jié)構(gòu)域的粗化速率在實驗相關(guān)時間尺度上應(yīng)較慢 (比如,相分離溫度高于Berghmann點)。
原文鏈接:
Arrested Phase Separation Enables High‐Performance Keratoprosthesis - Pan - Advanced Materials - Wiley Online Library
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202207750
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