細胞相容性超分子大孔水凝膠材料誕生

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近日，安徽大學生命科學學院楊雪峰與華南理工大學邊黎明團隊合作，提出了一種凝聚層-水凝膠轉變策略，制備出孔徑為100 微米的大孔水凝膠。相關研究成果日前發表于材料領域期刊《先進材料》。

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基于凝聚作用的具有自進化大孔結構的超分子水凝膠，能夠促進干細胞成球化。 課題組供圖

在水凝膠中引入大孔隙以形成大孔水凝膠，有望支持所負載細胞的球形生長，并且增強細胞活力和生物功能。但是，現有大孔水凝膠主要通過模板法、冷凍法和氣體發泡法等途徑形成，這會導致以下問題：孔隙形成過程不具有細胞相容性；水凝膠的可注射性和孔隙連通性較差，因此無法滿足3D細胞球培養等生物醫學用途的需求。

近年來，凝聚作用驅動的高分子溶液的液-液相分離在多個生物醫用領域引起了廣泛關注，特別是在微結構生物材料的構建方面。

基于此，楊雪峰與合作者提出了一種凝聚層-水凝膠轉變策略，通過γ-環糊精和蒽二聚體間主-客體作用所形成的超分子組裝物的凝聚作用，制備出孔徑為100 微米的大孔水凝膠。超分子組裝物網絡中弱且可逆的超分子交聯作用賦予其類似液體的流變性能，這不僅使得超分子組裝物具有可注射性，而且有利于其在生理介質中形成大孔凝聚體，并最終向大孔水凝膠轉變。

與具有相同初始力學性能的無孔靜態水凝膠相比，大孔水凝膠優異的結構動態特性和細胞相容的孔形成過程，可以更好地支持所封裝小鼠胚胎干細胞和人間充質干細胞的成球化生長和自我更新，從而顯著促進其干性保持和軟骨分化。

研究人員介紹，這種具有自進化多孔結構的、可注射和細胞相容的大孔水凝膠，在細胞/類器官培養、細胞器模擬、藥物/細胞傳遞和組織再生等生物醫學領域具有廣闊的應用前景。