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  近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)工所智能材料中心杜學(xué)敏研究員團(tuán)隊(duì)與中國地質(zhì)大學(xué)（北京）李金洪教授研究團(tuán)隊(duì)合作，設(shè)計(jì)構(gòu)建了基于NHS酯修飾海藻酸鈉和殼聚糖雙層水凝膠的生物適配界面，可在濕潤生理?xiàng)l件下程控卷曲成管并快速粘合，實(shí)現(xiàn)與表面高曲率組織如小口徑血管的免縫合、共形、穩(wěn)定的界面適配（圖1）。近期，該研究工作以“Morphing-to-adhesion polysaccharide hydrogel for adaptive biointerfaces”為題在材料領(lǐng)域高水平期刊ACS Applied Materials & Interfaces（IF: 10.383）上在線發(fā)表。杜學(xué)敏研究員是該論文通訊作者，中國地質(zhì)大學(xué)（北京）李金洪教授為論文共同通訊作者，先進(jìn)院客座碩士生王姍姍與趙啟龍副研究員為論文共同第一作者。

圖1 多糖水凝膠基自適應(yīng)生物界面（HAB）通過可控形變和快速濕粘合，實(shí)現(xiàn)與高表面曲率生物組織如小口徑血管的免縫合、共形、穩(wěn)定整合。

圖2 HAB基于其程控形變和快速濕粘合的多功能特性，可形成直徑可調(diào)的自卷曲封閉凝膠管。

  基于HAB雙層水凝膠間的溶脹差異，HAB在遇水或含水的生理溶液時(shí)，可從初始的薄膜形態(tài)自發(fā)卷曲成管狀（視頻1）；通過調(diào)控水凝膠雙層的不同厚度比，還可按需調(diào)整所形成微管的管徑。并且，基于NHS酯分子修飾海藻酸鹽與殼聚糖之間極強(qiáng)的分子間相互作用（氫鍵和共價(jià)鍵），構(gòu)成該HAB的這兩種水凝膠可在含水環(huán)境下乃至水下實(shí)現(xiàn)快速（<10 s）、穩(wěn)定（界面粘合韌性>300 J·m^-2）粘合。而鑒于其程控形變和快速濕粘合功能，HAB能夠卷曲后形成自封口的微管（圖2）。并且，這種無需任何外力塑形得到的凝膠微管在遠(yuǎn)高于主動脈徑流流速的血液高流速剪切沖擊或生理溶液的長時(shí)間浸泡下，仍能夠保持理想的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

  此外，由于其天然多糖水凝膠組分，HAB還呈現(xiàn)了優(yōu)異的生物相容性和生物活性（圖3）：不但可支持細(xì)胞在其表面極高的細(xì)胞活性和增殖能力，還可有效支持細(xì)胞在其表面形成粘著斑并進(jìn)一步支持細(xì)胞間聯(lián)接的充分形成，預(yù)示了其在支持組織再生修復(fù)方面的潛力。

圖3 HAB優(yōu)異的生物相容性和生物活性。

圖4 HAB與多種高表面曲率生物組織的整合和界面適配。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c10117