Последние достижения в области полисахаридных гидрогелей: синтез и применение

Гидрогели представляют собой трехмерные (3D) сшитые гидрофильные полимерные сети, вызвавшие огромный интерес во многих областях, включая очистку воды, хранение энергии и регенеративную медицину. Однако традиционные гидрогели на основе синтетических полимеров обладают низкой биосовместимостью. В связи с этим полисахариды — класс возобновляемых природных материалов, обладающих биосовместимостью и биоразлагаемостью, — используются в качестве структурных компонентов для получения полисахаридных гидрогелей посредством физической и/или химической сшивки полисахаридов с помощью различных мономеров или ионов. Эти гидрогели на основе полисахаридов обладают своеобразными физико-химическими и превосходными механическими свойствами благодаря их уникальной структуре и многочисленным функциональным группам. В настоящем обзоре рассматриваются последние достижения в синтезе и применении полисахаридных гидрогелей с использованием ряда биосовместимых и биоразлагаемых полисахаридов, а именно целлюлозы, альгината, хитозана и циклодекстринов (CD). Сначала представлены принципы конструирования и синтеза полисахаридных гидрогелей. Затем обобщены сведения о полисахаридных гидрогелях, соединенных посредством различных стратегий сшивки, таких как физическая сшивка, химическая сшивка и формирование двойной сетки. В частности, введение нековалентных и/или динамических ковалентных взаимодействий придает полисахаридным гидрогелям множество свойств, включая чувствительность к внешним стимулам и способность к самовосстановлению. Далее обсуждаются разнообразные применения полисахаридных гидрогелей в самовосстановлении, сенсорике, суперконденсаторах, батареях, доставке лекарственных средств, заживлении ран, тканевой инженерии и биоимиджинге. Наконец, сформулированы перспективы развития полисахаридных гидрогелей, способные способствовать их дальнейшему проектированию для реализации новых функций и применений.