IF: 12.7！宁波大学Composites Part B：实现仿生生物打印与创伤修复的“快/稳”动态水凝胶

动态水凝胶具有可逆凝胶-溶胶转变、剪切变稀和自愈合等可注射性质，且能模拟细胞外基质的动态黏弹性，在细胞培养与输送、生物打印、组织工程与再生医学等领域具有广泛的应用价值。然而，动态化学水凝胶在作为生物打印墨水和组织工程支架时，常面临凝胶化速率慢、宏观稳定性差以及力学强度低等难题。研究人员通过引入催化剂/竞争剂、调节反应性基团结构等手段，有效调节了动态化学水凝胶的动态性与稳定性，但仍存在化学合成复杂性和生物相容性等问题。近日，宁波大学医学部张华博士等提出了一种利用生物相容性纳米胶束同时调节动态水凝胶快速凝胶化和力学稳定性的“一石二鸟”新策略。

动态水凝胶由动态酰腙键交联的透明质酸构成。作者分别合成了己二酸二酰肼和甲基丙烯酸酯双修饰的透明质酸（HAMA-ADH）以及醛基化透明质酸（OHA），HAMA-ADH与OHA通过醛胺缩合形成动态酰腙水凝胶，但其优化配比的凝胶化时间超过208 s，难以满足高保真生物打印的需求。作者研究发现，仅需向透明质酸前驱体溶液中引入1-5%的F127双丙烯酸酯（F127DA），即可将水凝胶的动态凝胶化时间缩短至3-25 s。由于F127DA在水溶液中自组装为纳米胶束，能作为耗散能量的巨型交联点，因此在光引发聚合后能显著提升了动态水凝胶的力学刚度与稳定性。通过分子动力学模拟与引入抑制剂的实验，证明了F127DA自组装的纳米胶束与HAMA-ADH和OHA之间形成了氢键作用，从而提升了水凝胶的动态凝胶化动力学。快速凝胶化和双交联的稳定结构使该动态水凝胶不仅具有高保真、高细胞活性的仿生生物打印性能，还可用于大面积创伤的快速封闭与修复。该研究为动态化学水凝胶的网络结构调控提供了一种新方法，对推动其在组织工程与再生领域的应用具有重要意义。该成果以“Micelle-Facilitated Gelation Kinetics and Viscoelasticity of Dynamic Hyaluronan Hydrogels for Bioprinting of Mimetic Constructs and Tissue Repair”为题，发表在中科院双一区TOP期刊Composites Part B上。宁波大学医学部张华博士（研究方向：创伤修复材料与生物打印）为论文第一作者，中山大学付俊教授、澳大利亚伍伦贡大学Jun Chen教授、Gordon Wallace教授，以及宁波大学简玮博士为论文共同通讯作者。

F127DA纳米胶束调节动态透明质酸水凝胶的分子结构设计

F127DA纳米胶束调节动态透明质酸水凝胶快速凝胶化与力学稳定性

F127DA与功能化透明质酸分子间作用的分子动力学模拟分析

动态水凝胶的微注射性与细胞三维负载培养

3D生物打印载细胞水凝胶构建具有人角质细胞与人成纤维细胞的双层仿生皮肤

动态透明质酸水凝胶调节大面积皮肤创面愈合

该研究得到国家自然科学基金，宁波市2035重大专项，宁波市自然科学基金，聚合物分子工程国家重点实验室及聚合物复合材料及功能材料教育部重点实验室开放基金等项目的支持。

论文信息

Hua Zhang, Yang Luo, Guanrong Li, Zeming Hu, Rong Xu, Tong Zhu, Xu Cao, Yudong Yao, Wei Jian*, Jun Chen*, Gordon Wallace*, Jun Fu*，Micelle-Facilitated Gelation Kinetics and Viscoelasticity of Dynamic Hyaluronan Hydrogels for Bioprinting of Mimetic Constructs and Tissue Repair

https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2025.112151

来源：高分子科学前沿

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