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  人體肌腱和韌帶等組織具有各向異性的微觀結構，這賦予了它們優異的機械性能和特定的生物功能。然而，肌腱損傷是一種常見的肌肉疾病，愈合能力極差。隨著水凝膠材料在醫學領域上的快速發展，它們有望作為可植入人工肌腱，但目前水凝膠在人工肌腱方面的應用仍存在明顯的缺點：缺乏類肌腱的各向異性結構，匹配的含水量，較高的機械強度，良好的生物相容性，在生理條件下性能穩定等。此外，賦予可植入水凝膠實時監測關節運動和植入物狀況的能力對于康復過程的精確評估是極其重要的。然而，同時實現所有這些特性是具有挑戰性的。

  基于此，燕山大學焦體峰教授課題組秦志輝副教授與UCLA賀曦敏教授合作報道了一種具有各向異性、高強度、高韌性和導電性的水凝膠，并且該水凝膠具有優異的抗溶脹性能和生物相容性，并證明了其作為多功能可植入人工肌腱的巨大潛力。在該體系中，作者選擇聚乙烯醇（PVA）和纖維素納米纖維（CNF）分別作為生物相容性聚合物基質和納米纖維增強填料，選擇聚（3，4-乙烯二氧噻吩）：聚（苯乙烯磺酸）（PEDOT:PSS）作為導電組分。通過耦合干燥誘導的強化機制和預拉伸調節的有序排列，形成了具有分層各向異性結構的致密且穩定的聚合物網絡。其水凝膠網絡中的相互作用包括結晶域和PVA、CNF和PEDOT:PSS鏈之間的氫鍵。這些相互作用極大地提高了所得PCPP-D&S水凝膠的機械性能和抗溶脹能力。所得到的各向異性導電水凝膠不僅具有與人體肌腱相匹配的含水量 （72.5 wt.%），而且在水合后表現出了非常優異的抗溶脹能力 （< 3%）、拉伸強度 （3.71 MPa)）和韌性 （9.86 MJ/m³）。體內/外試驗證明了其具有良好的生物相容性和顯著的蛋白抗性。基于其可靠的水下應變傳感特性，水凝膠可以作為智能人工肌腱，在體外模型中恢復并實時監控關節運動。進一步，肌腱缺損的大鼠模型在植入水凝膠作為肌腱替代物后表現出運動功能的有效恢復。

圖2 PCPP-D&S水凝膠的機械、結構和抗溶脹性能

圖3 力學性能增強的各向異性PCPP-SD&S水凝膠的構建及性能

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202309500