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  在水凝膠中引入大孔隙以形成大孔水凝膠（MPH），能夠支持所負(fù)載細(xì)胞的球形生長并增強(qiáng)其活力和生物功能。但是現(xiàn)有MPH主要通過模板法、冷凍法和氣體發(fā)泡法等途徑形成，這會帶來兩個問題：一、孔隙形成過程不具有細(xì)胞相容性；二、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。凝聚作用是指均質(zhì)生物大分子（如蛋白質(zhì)和核酸）溶液通過液-液相分離形成富含大分子的濃縮相（稱為凝聚層）和不含大分子的稀釋相的過程，它在精確構(gòu)筑傳統(tǒng)方法難以制備的微結(jié)構(gòu)生物材料上極具前景。

  近日，安徽大學(xué)青年教師楊雪峰博士和華南理工大學(xué)邊黎明教授團(tuán)隊(duì)在利用超分子體系的凝聚作用構(gòu)建MPH方面取得了新進(jìn)展。在該工作中，作者首先設(shè)計(jì)了三種組裝砌塊：（Ⅰ）蒽二聚體封端八臂聚乙二醇（PEG₈-dimer），（Ⅱ）醛基修飾γ-環(huán)糊精（γCD-CHO）和（Ⅲ）聚乙烯醇接枝碳酰肼（PVA-CDH）。隨后，三種組裝砌塊的濃溶液可以通過γCD/蒽二聚體主客體作用和腙鍵串聯(lián)連接作用，形成具有液體行為的超分子組裝物（SA）。當(dāng)SA暴露在生理介質(zhì)中的數(shù)小時(shí)內(nèi)，會因?yàn)槟圩饔眯纬啥嗫啄蹖樱?/span>4天后又會進(jìn)一步進(jìn)化為孔徑為~100 μm的MPH（圖1）。由于蒽二聚體自帶藍(lán)色熒光，作者利用激光共聚焦顯微鏡對其形成過程進(jìn)行了跟蹤，并通過重建的三維熒光圖像揭示了MPH的互相貫穿性大孔結(jié)構(gòu)。此外作者還證實(shí)，SA的凝聚行為和所形成MPH的孔隙形貌可以通過調(diào)節(jié)聚合物濃度、腙鍵密度、主客體對密度和聚合物親水性等參數(shù)進(jìn)行靈活調(diào)控。

圖1. 基于γCD/蒽二聚體主客體作用的超分子組裝物通過凝聚作用形成大孔水凝膠的示意圖。

圖2. 具有自進(jìn)化大孔結(jié)構(gòu)的MPH能夠促進(jìn)干細(xì)胞的成球化生長及其相關(guān)生物學(xué)功能。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202300636

作者簡介

  邊黎明教授2021年獲聘教育部長江學(xué)者特聘教授，入職華南理工大學(xué)生物醫(yī)學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院，現(xiàn)任學(xué)院副院長。邊教授長期致力于發(fā)展先進(jìn)納米材料與水凝膠材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，并且逐漸建立了從基礎(chǔ)材料學(xué)，生物醫(yī)學(xué)研究到醫(yī)療應(yīng)用研究的多方向的深度研究。邊教授團(tuán)隊(duì)近期在國際高水平學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文數(shù)十篇，相關(guān)詳細(xì)內(nèi)容可查閱邊教授實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)站：https://www.x-mol.com/groups/bian_lab

  楊雪峰博士為安徽大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院高層次引進(jìn)人才，碩士生導(dǎo)師，主要從事再生醫(yī)學(xué)用生物材料研究，2006-2013年畢業(yè)于合肥工業(yè)大學(xué)高分子系（導(dǎo)師：丁運(yùn)生教授），2017年于武漢大學(xué)高分子系獲得博士學(xué)位（導(dǎo)師：張俐娜院士），2018-2021年于香港中文大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系從事博士后研究（合作導(dǎo)師：邊黎明教授），近年在Advanced Materials, Advanced Functional Materials, Carbohydrate Polymers等期刊發(fā)表論文10余篇。