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蜂花粉的生物活性特性及應用基礎
蜂花粉因其抗真菌、抗菌、抗病毒、抗炎、免疫刺激、抗氧化和局部止痛等特性,在蜂療中被廣泛應用,且有助于燒傷傷口愈合的肉芽形成階段。其酚酸和黃酮類含量與抗菌活性緊密相連,細胞質膜破裂引發(fā)的一系列反應是黃酮類和酚類抗菌、抗真菌的作用機制。黃酮類、類固醇和揮發(fā)油分子造就其免疫抑制作用,能影響過敏反應的早期和晚期階段,組胺產(chǎn)生和IgE與其受體結合的抑制彰顯其抗過敏特性。此外,蜂花粉可調節(jié)血糖水平,對糖尿病誘導的垂體-睪丸功能障礙有預防作用,其高濃度酚類化合物利于避免肥胖,還具有降血脂、抗動脈粥樣硬化、降低尿酸水平、保肝等功效,堪稱“完美的完全食物” 和“功能性食物”。
蜂花粉用于功能化生物材料開發(fā)的現(xiàn)狀剖析
一、生物材料與蜂花粉的關聯(lián)
生物材料旨在與人體細胞、組織或器官互動并提供治療效果,其研究已發(fā)展為多學科跨職能領域。蜂花粉雖具生物活性和健康益處,卻未被充分利用。將蜂花粉納入生物材料可能產(chǎn)生細胞毒性,但生物材料支架可實現(xiàn)其生物活性化合物的安全受控釋放。確定蜂花粉在生物材料支架內(nèi)的合適劑量濃度是關鍵,這受聚合物類型和目標應用影響,以平衡生物相容性與功能性生物活性,同時維持理想生物力學特性。
二、蜂花粉的處理與保存要點
新鮮花粉與干花粉含水量不同,曬干會降低花粉效力,收獲后冷凍是最佳保存方法,干燥時宜在特定溫度和黑暗環(huán)境下操作以留存生物活性成分。同時,蜂花粉易受環(huán)境中農(nóng)藥、重金屬等污染物影響,使用前需對相關物質濃度和質量進行監(jiān)測分析并設限。
蜂花粉在天然聚合物中的應用探究
一、天然聚合物特性與優(yōu)勢
天然聚合物尤其是多糖,在生物材料開發(fā)中頗受青睞。其具有廣泛可得、生物相容、親水、免疫活性和易于化學修飾等優(yōu)點,與人類細胞外基質部分相似,可生物降解且無毒性,通過修飾官能團能實現(xiàn)多種特定特性,常用于傷口愈合敷料、藥物輸送系統(tǒng)等生物醫(yī)學應用的支架構建。
二、蜂花粉與具體天然聚合物的結合應用
1、藻酸鹽
藻酸鹽是常用多糖之一,基于藻酸鹽的生物材料特性優(yōu)良,應用廣泛。Pakolpak??l等人通過綠色電紡技術將蜂花粉納入海藻酸鈉和聚乙烯醇(SA/PVA)納米纖維氈,增加了溶液粘度和電導率,促進電紡過程,電紡納米纖維氈呈現(xiàn)特定納米級特征和平均纖維直徑,FTIR證實蜂花粉的納入,該材料因蜂花粉的特性有轉化為多種生物醫(yī)學應用尤其是抗菌傷口敷料的潛力。
2、殼聚糖
殼聚糖是甲殼素脫乙?;a(chǎn)物,具有獨特結構和顯著特性,適用于生物醫(yī)學應用。Baysal等人制備含蜂花粉和蘋果醋的殼聚糖薄膜,FTIR確認其存在, 蜂花粉和蘋果醋的納入增加了薄膜總多酚含量和抗氧化潛力,對多種細菌的抗菌測試顯示含較多蜂花粉的組抗菌活性最高,有望應用于傷口敷料開發(fā)。此外,殼聚糖可制成水凝膠形式,Tyliszczak等人制備的蜂花粉修飾水凝膠表面更均勻、親水性更好,對癌細胞表現(xiàn)出抗癌活性,對成纖維細胞無有害影響,在傷口愈合和皮膚組織工程中有應用潛力。
3、羧甲基纖維素(CMC)
巴查等人用CMC制造水凝膠并摻入蜂花粉用于治療兔子燒傷傷口,治療后兔子無不良反應,且傷口愈合效果優(yōu)異,證實蜂花粉修飾的生物材料可促進傷口愈合,該水凝膠可作局部燒傷愈合敷料。
4、淀粉
馬西埃拉等人用淀粉開發(fā)摻入蜂花粉的可生物降解薄膜,花粉摻入改善了薄膜的熱穩(wěn)定性和機械性能,這對擴大蜂花粉修飾材料在生物醫(yī)學應用中的轉化范圍意義重大。
蜂花粉在合成聚合物方面的應用解析
合成聚合物在制造生物材料支架方面潛力巨大,其機械性能多樣,可與天然聚合物功能化以賦予支架新特性。Tyliszczak等人用蜂花粉修飾PAA水凝膠,掃描電鏡顯示蜂花粉在聚合物基質內(nèi)的封裝情況,雖改變?nèi)苊洕摿?,但對多種液體有較高吸附能力,在模擬身體和傷口環(huán)境下長期穩(wěn)定,有望開發(fā)出具有多種有益特性的功能化敷料,加速慢性傷口愈合。
蜂花粉在組織工程中的應用探索
一、皮膚相關應用及拓展
雖蜂花粉修飾生物材料多傾向皮膚應用,但近期研究聚焦其在其他組織的作用。體外研究表明蜂花粉對骨形成有刺激、對骨吸收有抑制作用,不過體內(nèi)研究結果存在矛盾。
二、骨組織工程中的應用實例
Zakhireh等人采用自下而上的組織工程方法,以空心花粉粒為支架構建塊, 封裝骨形態(tài)發(fā)生蛋白4(BMP4),用于人脂肪來源的間充質干細胞(hADMSCs )研究表明該構建體與hAD-MSCs相互作用良好,提供更好細胞粘附位點,保護細胞免受活力喪失,具有成骨傳導潛力,為后續(xù)蜂花粉功能化支架在骨組織工程中的研究奠定基礎。
蜂花粉在生物墨水開發(fā)領域的應用研究
3D生物打印技術為組織工程帶來變革,生物墨水是重要研究課題。Chen等人開發(fā)的工程向日葵花粉衍生微凝膠懸浮液可作為藻酸鹽/透明質酸復合水凝膠生物墨水的功能增強劑,具有良好可打印性、均勻分布、提高機械和生理穩(wěn)定性等特性,接種細胞后存活率高,表明有必要深入研究蜂花粉作為新型生物墨水活性成分在未來生物打印應用中的潛力。
蜂花粉用于納米顆粒開發(fā)的應用進展
一、納米技術與藥物輸送納米技術在藥物輸送領域意義重大,可優(yōu)化藥物生物可用性、調節(jié)藥物釋放。蜂花粉具有內(nèi)在抗癌特性,摻入生物材料支架對癌細胞有細胞毒性作用, 與化療藥物聯(lián)合使用可提高抗增殖活性。
二、蜂花粉納米顆粒的抗癌研究成果
Hanafy等人開發(fā)基于蜂花粉提取物(BPE)的聚合物納米顆粒(BPENP),粒徑在特定范圍,對肺癌細胞系有強大抗癌效果,與化療藥物聯(lián)合治療有協(xié)同作用,還有研究表明將BPE封裝在混合水凝膠納米顆粒中與化療藥物聯(lián)合使用也顯著提高抗癌效果,這促使在化療中應用蜂花粉納米顆粒以提升療效并降低劑量。
蜂花粉的未來應用展望與總結歸納
一、未來應用潛力
越來越多的證據(jù)顯示蜂花粉在組織工程和再生醫(yī)學應用中的潛力,如保肝、心臟保護等特性,可用于開發(fā)相關生物材料解決肝臟和心臟疾病問題。其抗炎、抗菌和抗病毒特性有助于保護生物材料支架免受感染,不同來源蜂花粉酚類差異影響其生物學效應和抗氧化能力,可用于開發(fā)監(jiān)測和調節(jié)氧化應激的平臺。
此外,蜂花粉對干細胞特性和標志物有積極影響,有助于增強干細胞潛能和增殖能力,進一步研究其潛在機制有望在干細胞研究和醫(yī)學治療方面取得突破。
二、總結
過去十年蜂花粉在生物材料開發(fā)中的應用增多,其成分差異受多種因素影響,具有廣泛生物活性潛力,在生物醫(yī)學工程多方面有應用前景。當前相關研究尚處初級階段,但蜂花粉的多種特性使其成為制造功能化生物材料的優(yōu)質天然衍生輔助材料。結合其對細胞的多方面積極作用,未來應深入開展針對蜂花粉功能化材料的研究,以深入理解其作用機制并提升在生物材料制造中的應用認識。
(參考來源:Revolutionizing the Use of Honeybee Products in Healthcare: A Focused Review on Using Bee Pollen as a Potential Adjunct Material for Biomaterial Functionalization; J. Funct. Biomater. 2023,14(7), 352; https://doi.o「g/10.3390/jft)14070352;圖片來源網(wǎng)絡)
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