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  在水凝膠中引入大孔隙以形成大孔水凝膠（MPH），能夠支持所負載細胞的球形生長并增強其活力和生物功能。但是現有MPH主要通過模板法、冷凍法和氣體發泡法等途徑形成，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細胞球培養等生物醫學用途的需求。凝聚作用是指均質生物大分子（如蛋白質和核酸）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，它在精確構筑傳統方法難以制備的微結構生物材料上極具前景。

  近日，安徽大學青年教師楊雪峰博士和華南理工大學邊黎明教授團隊在利用超分子體系的凝聚作用構建MPH方面取得了新進展。在該工作中，作者首先設計了三種組裝砌塊：（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連接作用，形成具有液體行為的超分子組裝物（SA）。當SA暴露在生理介質中的數小時內，會因為凝聚作用形成多孔凝聚層，在4天后又會進一步進化為孔徑為~100 μm的MPH（圖1）。由于蒽二聚體自帶藍色熒光，作者利用激光共聚焦顯微鏡對其形成過程進行了跟蹤，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構。此外作者還證實，SA的凝聚行為和所形成MPH的孔隙形貌可以通過調節聚合物濃度、腙鍵密度、主客體對密度和聚合物親水性等參數進行靈活調控。

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. 具有自進化大孔結構的MPH能夠促進干細胞的成球化生長及其相關生物學功能。

  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者特聘教授，入職華南理工大學生物醫學科學與工程學院，現任學院副院長。邊教授長期致力于發展先進納米材料與水凝膠材料在生物醫學領域的應用，并且逐漸建立了從基礎材料學，生物醫學研究到醫療應用研究的多方向的深度研究。邊教授團隊近期在國際高水平學術期刊上發表論文數十篇，相關詳細內容可查閱邊教授實驗室網站：https://www.x-mol.com/groups/bian_lab

  楊雪峰博士為安徽大學生命科學學院高層次引進人才，碩士生導師，主要從事再生醫學用生物材料研究，2006-2013年畢業于合肥工業大學高分子系（導師：丁運生教授），2017年于武漢大學高分子系獲得博士學位（導師：張俐娜院士），2018-2021年于香港中文大學生物醫學工程系從事博士后研究（合作導師：邊黎明教授），近年在Advanced Materials, Advanced Functional Materials, Carbohydrate Polymers等期刊發表論文10余篇。