細(xì)胞相容性超分子大孔水凝膠材料誕生

安徽大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院楊雪峰與華南理工大學(xué)邊黎明團(tuán)隊(duì)合作，提出了一種凝聚層-水凝膠轉(zhuǎn)變策略，制備出孔徑為100 μm的大孔水凝膠。

在水凝膠中引入大孔隙以形成大孔水凝膠，有望支持所負(fù)載細(xì)胞的球形生長(zhǎng)，并且增強(qiáng)細(xì)胞活力和生物功能。但是，現(xiàn)有大孔水凝膠主要通過模板法、冷凍法和氣體發(fā)泡法等途徑形成，這會(huì)導(dǎo)致以下問題：孔隙形成過程不具有細(xì)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(xì)胞球培養(yǎng)等生物醫(yī)學(xué)用途的需求。

近年來，凝聚作用驅(qū)動(dòng)的高分子溶液的液-液相分離在多個(gè)生物醫(yī)用領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注，特別是在微結(jié)構(gòu)生物材料的構(gòu)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(zhuǎn)變策略，通過γ-環(huán)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 μm的大孔水凝膠。超分子組裝物網(wǎng)絡(luò)中弱且可逆的超分子交聯(lián)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(zhì)中形成大孔凝聚體，并最終向大孔水凝膠轉(zhuǎn)變。

與具有相同初始力學(xué)性能的無孔靜態(tài)水凝膠相比，大孔水凝膠優(yōu)異的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性和細(xì)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(xì)胞和人間充質(zhì)干細(xì)胞的成球化生長(zhǎng)和自我更新，從而顯著促進(jìn)其干性保持和軟骨分化。

研究人員介紹，這種具有自進(jìn)化多孔結(jié)構(gòu)的、可注射和細(xì)胞相容的大孔水凝膠，在細(xì)胞/類器官培養(yǎng)、細(xì)胞器模擬、藥物/細(xì)胞傳遞和組織再生等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。