Интеллектуальные и стимул-чувствительные гидрогели: передовые платформы для тканевой инженерии и других биомедицинских применений

В последние годы биомедицина и регенерация тканей достигли значительных успехов, изменив возможности здравоохранения. Это создало предпосылки для дальнейшего совершенствования методов восстановления повреждённых тканей и их функций. Важную роль в этом направлении играет внедрение терапевтических подходов, сочетающих биомиметические каркасы, биоактивные молекулы и клетки. Интеллектуальные и стимул-чувствительные гидрогели представляют собой перспективные трёхмерные (3D) биокаркасы для тканевой инженерии и других биомедицинских применений. Они способны имитировать физико-химические, механические и биологические свойства естественных тканей. Кроме того, гидрогели создают водную среду для роста клеток, поддерживают их трёхмерную организацию, обеспечивают механическую стабильность и служат эффективными матрицами для доставки биоактивных молекул. Для создания этих интеллектуальных платформ с новыми усовершенствованными характеристиками и заданными функциональными свойствами широко применяют различные природные и синтетические полимеры. В настоящем обзоре рассмотрены различные типы интеллектуальных и стимул-чувствительных гидрогелей с акцентом на схемы их синтеза. Подробно описаны механизмы их ответа на различные стимулы. Обсуждён потенциал гидрогелей для применения в тканевой инженерии. Кроме того, рассмотрено их использование в других биомедицинских областях, включая адресную доставку лекарственных средств, интеллектуальные биосенсоры, актуаторы, 3D- и 4D-печать, а также 3D-культивирование клеток. Отдельное внимание уделено интеллектуальным самовосстанавливающимся гидрогелям и их применению в биомедицине. В заключение представлены перспективы использования этих материалов в биомедицине и регенерации тканей. Таким образом, современный прогресс в разработке интеллектуальных и стимул-чувствительных гидрогелей расширяет возможности их применения в качестве интеллектуальных и сложных систем в различных биомедицинских областях.