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  關節(jié)軟骨由結構復雜、含量豐富的細胞外間質(zhì)（ECM）和稀疏分布的軟骨細胞組成。盡管關節(jié)軟骨在關節(jié)負載和運動過程中提供了良好的力學和潤滑性能，但是由于沒有血管和神經(jīng)，受損軟骨組織的自愈和再生能力非常有限。水凝膠具有結構和生物化學上的仿生學特性，被認為是能實現(xiàn)軟骨再生的材料。其中的多糖水凝膠具有仿生網(wǎng)絡、高含水量、細胞相容性和生物降解性，是構建仿生ECM的理想候選材料。然而大多數(shù)傳統(tǒng)多糖水凝膠的力學性能較差，難以用作在力學強度和綜合性能方面有高要求的組織工程材料。構建高性能生物支架材料作為人工ECM來促進軟骨再生仍是一個挑戰(zhàn)。

  在組織工程用水凝膠制備原材料方面，多糖的應用一直受到關注，主要是因為具有優(yōu)異的生物相容性及可生物降解性。特別是由透明質(zhì)酸（HA）制備的水凝膠已被應用于組織工程領域。HA是由D-葡萄糖醛酸和N-乙�；咸烟前范侵貜蛦卧M成的線性聚陰離子胞外多糖。作為人體內(nèi)天然細胞外基質(zhì)的關鍵組分，HA在細胞增殖和遷移、胚胎發(fā)育、組織和血管生成中發(fā)揮著至關重要的作用。然而，單獨由HA制備的單網(wǎng)絡（SN）水凝膠的主要缺點不僅是力學性能差，而且在體內(nèi)也易于降解。此外，由于低濃度下高分子量的HA溶液即具有極高粘度，籍提高濃度獲得高力學性能HA凝膠的思路難以奏效，也不能解決HA易降解的難題。

  已有研究顯示，由不對稱網(wǎng)絡組成的雙網(wǎng)絡（DN）水凝膠可具有高韌性和高楊氏模量。為提高多糖水凝膠作為仿生ECM的力學性能和耐降解性，本研究提出了一種低多糖總濃度下構建可注射、堅韌且力學性能可恢復的透明質(zhì)酸/結冷膠（HA/GG）雙網(wǎng)絡水凝膠的策略。結冷膠（GG）也是一種胞外多糖，由微生物Sphingomonas elodea發(fā)酵制得，已被美國食品藥物監(jiān)督管理局批準用于食品、化妝品和醫(yī)藥領域。GG主鏈的重復單元由兩個β-D-葡萄糖、一個β-D-葡萄糖醛酸和一個α-L-鼠李糖單元組成。該多糖可以被一些金屬離子交聯(lián)形成物理水凝膠。但單獨由GG形成的水凝膠力學性能也不高，且脆性亦大。

  本研究基于在胞外多糖水凝膠體系中整合共價交聯(lián)和離子交聯(lián)的方法，通過形成不對稱雙網(wǎng)絡來提高水凝膠的力學性能，并延緩HA的降解動力學，同時促進軟骨細胞的粘附和增殖，支持成熟軟骨組織的形成。在制備中，首先是將呋喃改性的HA（HA-furan）與星形四臂馬來酰亞胺聚（乙二醇）（(MAL)₄PEG）交聯(lián)，形成HA水凝膠作為第一共價交聯(lián)網(wǎng)絡，其中的呋喃基團可以與馬來酰亞胺基團經(jīng)由Diels-Alder（D-A）點擊化學發(fā)生交聯(lián)。然后是在體系中引入Ca²⁺，使GG交聯(lián)形成第二個物理交聯(lián)網(wǎng)絡。GG和Ca²⁺之間的離子鍵可以提高雙網(wǎng)絡水凝膠的力學強度、抗疲勞性和自恢復性能。第一和第二網(wǎng)絡的力學性能除可通過調(diào)節(jié)多糖的分子量和濃度，還可分別通過調(diào)節(jié)HA-furan的濃度和取代度以及Ca²⁺濃度方便地加以調(diào)控。

  論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1742706122005438