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  軟骨是一種膠原纖維增強(qiáng)的蛋白質(zhì)多糖凝膠基質(zhì)，在關(guān)節(jié)的承重和負(fù)載分布中起著重要的作用。軟骨損傷會使得細(xì)胞外基質(zhì)流失以及軟骨細(xì)胞代謝惡化，進(jìn)而導(dǎo)致骨關(guān)節(jié)炎加重，甚至全關(guān)節(jié)破損。水凝膠與細(xì)胞外基質(zhì)相似并能夠無縫填充不規(guī)則的創(chuàng)傷區(qū)域，所以水凝膠植入成為骨損傷治療的主要方法之一。通過原位注射前體溶液再誘導(dǎo)溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變，可以將水凝膠遞送到較深的傷口床，能夠牢固粘附在受損區(qū)域，并無縫填充傷口以實(shí)現(xiàn)較長效保護(hù)。因此，設(shè)計開發(fā)生物相容性好、濕粘附強(qiáng)度高以及形狀適應(yīng)性好的新型水凝膠對于治療骨損傷具有重要意義。

  近期，浙江大學(xué)王立教授/俞豪杰教授團(tuán)隊(duì)，受關(guān)節(jié)軟骨的主要成分和結(jié)構(gòu)啟發(fā)，以甲基丙烯酸縮水甘油酯改性明膠和多巴胺功能化硫酸軟骨素為主要成分，制備了可紫外光誘導(dǎo)交聯(lián)的水凝膠體系。該水凝膠能夠完全覆蓋和填充不規(guī)則的皮膚或骨損傷傷口，并有效實(shí)現(xiàn)長效治療和保護(hù)作用（圖1）。

圖1. Gel-Gym/HS-Dopa水凝膠的交聯(lián)結(jié)構(gòu)和應(yīng)用示意圖。

  該水凝膠濕粘附強(qiáng)度達(dá)15 kPa，能耐受50%形變循環(huán)壓縮，并可被膠原酶7天降解，可免于二次手術(shù)清除。此外，該水凝膠對紅細(xì)胞和骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞均展現(xiàn)出良好的生物相容性，且能夠長期保持多巴胺的活性以抑制細(xì)胞炎癥發(fā)生。該水凝膠可以通過無縫填充傷口、隔絕有害刺激、減輕炎癥發(fā)生、促進(jìn)膠原沉積和成骨分化來加速骨損傷愈合（圖2）。本研究為多功能生物醫(yī)用水凝膠的構(gòu)建提供了新思路，為皮膚傷口和骨損傷的治療提供了新策略。

圖2. Gel-Gym/HS-Dopa水凝膠用于骨損傷治療的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

  以上成果近期發(fā)表在Carbohydrate Polymers上，論文題為“Dopamine-functionalized chondroitin sulfate/gelatin-based composite hydrogels for enhancing wound healing and bone regeneration”。浙江大學(xué)化學(xué)工程與生物工程學(xué)院博士生楊健為論文的第一作者，浙江大學(xué)王立教授、俞豪杰教授和王云正高級工程師為論文的通訊作者。

  論文信息：Carbohydrate Polymers 2025, 366, 123809

  論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2025.123809