多孔支架在生物医学领域具有广泛的应用，其结构中的孔径和形貌能够影响一系列生物学过程，包括溶质的传质过程、细胞相互作用和组织、免疫反应、组织血管化以及药物递送等等。而冰模板法作为最常用的多孔材料制备方法。可以通过在溶质悬浮液中控制冰的形成来进一步控制孔的结构形貌。通过优化冷冻和溶质参数，冰模板法可以实现规模化地将具有可调形貌特征的孔结构集成到一系列材料中。尽管现在以冰模板法制备了大量可用于生物医学应用的软物质，但对于这一模板法的基本原理理解和设计准则的解释还未得到进一步地系统性介绍。因此，新南威尔士大学的Jelena Rnjak-Kovacina等人近期发表综述文章，系统描述了冰模板法的基本原理、制备方法和表征手段，以及这类聚合物的生物医学应用。相关文章以“Ice Templating Soft Matter: Fundamental Principles and Fabrication Approaches to Tailor Pore Structure and Morphology and Their Biomedical Applications”为题发表在Advanced Materials。
【文章要点】
1.文章首先解释了以“冰制模（ice templating）”作为冰模板法专业术语的必要性。在此之前，尽管这一术语在各项研究中被经常性引用，但这并非是非常通用固定的术语。其他研究也会以冷冻制模（cryotemplating）等作为术语。
2.以冰制模的方法制备聚合物基生物材料，具有非常明显的孔形貌特征。这些孔结构具有非常重要的性能，如优化传质过程、影响细胞组织和相互作用、通过孔径和硬度控制来调节免疫反应。
3.冰制模是一种构建多孔结构的简单有效、多样化的制备方法。在这一方法中，多层面复杂的冰和聚合物悬浮物之间的相互作用可被简化理解成取代（displacement）和诱捕（entrapment）。取代是指冰晶体能够排斥颗粒，而诱捕则出现在聚合物被冷冻冻结在适当位置。这些相互作用最终由冷却速率、溶液浓度等决定。
4.冰制模具有两种非常广泛的方法，分别是单向和多向凝固。尽管这两种方法的优化原理相似，但他们的冷却步骤以及最终的孔形貌却截然不同。多向凝固通常会出现各向同性的孔形貌，而单向凝固目前还没有规范的制备步骤，通常各项研究都会根据实际情况设置参数以得到类型不同的孔结构材料。
图1支架结构对细胞和组织相互作用的影
图2 单向冷冻系统中生长冰锋的稳定性
图3溶质浓度和凝固速度对冰制模颗粒和聚合物系统的影响
图4各类以冰为模板的聚合物材料
图4不同设置参数获得的单向凝固生物材料
文献链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202100091
原文刊载于【高分子科学前沿】公众号
本文版权归原作者所有，文章内容不代表平台观点或立场。如有关于文章内容、版权或其他问题请与我方联系，我方将在核实情况后对相关内容做删除或保留处理！