供稿人：彭思琦、孫暢寧 供稿單位：西安交通大學精密微納制造技術全國重點實驗室 發(fā)布日期：2024-09-16
軟水凝膠是一種良好的軟組織修復材料，已被用于促進干細胞分化為靶細胞并促進軟組織形成，雖然這些水凝膠具有較低的硬度和合適的強度，但其生物降解性差、膨脹過大、潛在的毒性極大地限制了其臨床應用?？勺⑸渌z比預成型水凝膠更有優(yōu)勢，因為它們可以更好地填充缺陷，減少患者不適，并降低感染風險。南方科技大學的李珊珊及其團隊通過甲基丙烯酰羥甲基(HM)與LAP的相互作用形成自組裝納米顆粒，然后通過光交聯(lián)將它們結合在一起形成膠原纖維狀納米水凝膠，為開發(fā)用于傷口敷料等長期生物醫(yī)學應用的仿生納米纖維水凝膠和軟水凝膠提供了一種有前途的策略。
圖 1 組織工程中類膠原纖維HML納米復合水凝膠的制備和性能示意圖
為了制備這種新型水凝膠，HM和LAP首先通過靜電和氫鍵作用自組裝成納米顆粒，再通過光交聯(lián)相互結合形成膠原原纖維狀網(wǎng)絡。這種網(wǎng)絡由高度纏繞的HM分子鏈、可逆的聚合物-粘土物理交聯(lián)物和堅固的化學交聯(lián)物組成，從而允許在柔軟而靈活的水凝膠中通過網(wǎng)絡有效地消除應力。由于自組裝導致的分子鏈運動受限和HM的兩親性的協(xié)同作用，納米復合水凝膠在不同的溶劑中表現(xiàn)出顯著的防脹性能。此外，納米復合水凝膠可以加工成形狀保真度高的3D可打印微凝膠，使其成為適用于大尺寸和復雜結構的生物墨水。
圖 2 a)皮下植入水凝膠0d、7d、14d的典型圖像(n=3)。b)使用不同水凝膠的愈合傷口從第0天到第11天的時間發(fā)展的代表性圖像。c)量化不同愈合時間的創(chuàng)面愈合率。d)用HE染色和Masson染色對各組大鼠第11天的創(chuàng)面進行組織學評價。e)各組大鼠第11天創(chuàng)面代表性免疫熒光染色圖像。f)使用和不使用水凝膠治療的傷口愈合過程示意圖
作者團隊通過體內(nèi)和體外實驗均證實了水凝膠的關鍵功能即降解性能，所有水凝膠在皮下植入后7天內(nèi)完全降解（圖2a），并表明在組織愈合過程中的生物降解性和炎癥反應方面有良好的結果。與現(xiàn)有的商業(yè)傷口敷料相比，HM2L5水凝膠和微凝膠可以填充到不規(guī)則形狀的傷口中，和/或使用不同形狀、毛孔結構的個性化傷口敷料，甚至可以使用促進愈合的試劑。
通過交聯(lián)自組裝的HML納米粒子，作者團隊開發(fā)了一種具有低硬度、高壓縮強度、抗腫脹性能、緩釋藥物能力和生物降解性的膠原原纖維狀可注射水凝膠。此外，HM2L5水凝膠和微凝膠在體外具有良好的生物相容性，在體內(nèi)具有良好的傷口愈合能力和生物降解性。這些結果共同展示了這些新型仿生水凝膠在各種組織工程應用中的前景。