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  在生物醫學領域，水凝膠材料因其優異的生物相容性和可塑性而備受關注。然而，傳統水凝膠在實際應用中面臨著諸多挑戰，例如容易吸附油脂以及血液成分，導致其在植入體內后可能引發血栓等問題。華東師范大學的張利東教授和周立旻教授研究團隊受自然微生物礦化現象啟發，成功開發出一種具有超疏油性能的生物可降解水凝膠中空管，這項創新為醫療器械領域帶來了新的可能性，或將促進行業的技術進步。該工作以題為“Mimicking natural biomineralization enabling biodegradable and highly lipophobic alginate hydrogels”的論文發表在《Carbohydrate Polymers 357 (2025) 123438》。文章的共同第一作者為華東師范大學的博士研究生黃曉文（現為上海交通大學博士后）和華東師范大學博士研究生于文文。

圖1 表面疏油性中空水凝膠支架的應用。

模仿自然，解鎖微生物礦化奧秘

圖2 水凝膠的生物礦化機制。

  研究人員從這一自然現象中獲得靈感，巧妙地模仿這一自然現象，利用短小芽孢桿菌（Bacillus pumilus）模擬溶液，誘導海藻酸鹽水凝膠表面發生生物礦化反應，成功在其表面構建了一層由碳酸鈣納米顆粒組成的超疏油水合層。這一創新設計使得水凝膠表面的油接觸角達到了162°，遠高于普通水凝膠材料，實現了油滴在表面的即時滾動，可以有效防止油脂和血液成分的附著。

生物可降解性，安全無憂

圖3 SA@Ca²⁺@STB 生物礦化水凝膠管的體內測試。

醫療應用前景廣闊

  這種具有超疏油性能的生物可降解水凝膠在醫療器械領域具有巨大的應用潛力。例如，在心血管疾病治療中，傳統的血管支架存在血栓形成的風險，而這種水凝膠管可以作為可降解的血管支架，其超疏油表面能夠有效防止血栓的附著，同時在完成血管修復任務后自然降解，避免了二次手術的風險。此外，該水凝膠還可用于制造可吸收的導管等醫療器械，為患者提供更加安全、有效的治療選擇。

  這一創新成果不僅在材料科學領域取得了重要突破，更為生物醫學工程帶來了新的發展方向。這種模仿自然生物的原位礦化的方法能夠實現對礦化層厚度的控制，為設計有機-無機雜化結構提供了新方法，為功能化礦物的加載提供了全新的視角。該方法可以在常溫常壓條件下進行，避免了對熱敏物質（如蛋白質）的破壞，使其可以適用于具有復合活性成分的藥物遞送聚合物。此外，短小芽孢桿菌作為一種非致病性細菌，可以進一步通過其在材料內分泌的胞外多糖或信號分子來促進細胞對材料的粘附或調節免疫反應。