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  關(guān)節(jié)軟骨由結(jié)構(gòu)復(fù)雜、含量豐富的細(xì)胞外間質(zhì)（ECM）和稀疏分布的軟骨細(xì)胞組成。盡管關(guān)節(jié)軟骨在關(guān)節(jié)負(fù)載和運(yùn)動(dòng)過(guò)程中提供了良好的力學(xué)和潤(rùn)滑性能，但是由于沒(méi)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(jié)構(gòu)和生物化學(xué)上的仿生學(xué)特性，被認(rèn)為是能實(shí)現(xiàn)軟骨再生的材料。其中的多糖水凝膠具有仿生網(wǎng)絡(luò)、高含水量、細(xì)胞相容性和生物降解性，是構(gòu)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(xué)性能較差，難以用作在力學(xué)強(qiáng)度和綜合性能方面有高要求的組織工程材料。構(gòu)建高性能生物支架材料作為人工ECM來(lái)促進(jìn)軟骨再生仍是一個(gè)挑戰(zhàn)。

  在組織工程用水凝膠制備原材料方面，多糖的應(yīng)用一直受到關(guān)注，主要是因?yàn)榫哂袃?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(yīng)用于組織工程領(lǐng)域。HA是由D-葡萄糖醛酸和N-乙酰基葡萄糖胺二糖重復(fù)單元組成的線性聚陰離子胞外多糖。作為人體內(nèi)天然細(xì)胞外基質(zhì)的關(guān)鍵組分，HA在細(xì)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(guān)重要的作用。然而，單獨(dú)由HA制備的單網(wǎng)絡(luò)（SN）水凝膠的主要缺點(diǎn)不僅是力學(xué)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(xué)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(duì)稱網(wǎng)絡(luò)組成的雙網(wǎng)絡(luò)（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(xué)性能和耐降解性，本研究提出了一種低多糖總濃度下構(gòu)建可注射、堅(jiān)韌且力學(xué)性能可恢復(fù)的透明質(zhì)酸/結(jié)冷膠（HA/GG）雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠的策略。結(jié)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(guó)食品藥物監(jiān)督管理局批準(zhǔn)用于食品、化妝品和醫(yī)藥領(lǐng)域。GG主鏈的重復(fù)單元由兩個(gè)β-D-葡萄糖、一個(gè)β-D-葡萄糖醛酸和一個(gè)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(dú)由GG形成的水凝膠力學(xué)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(jià)交聯(lián)和離子交聯(lián)的方法，通過(guò)形成不對(duì)稱雙網(wǎng)絡(luò)來(lái)提高水凝膠的力學(xué)性能，并延緩HA的降解動(dòng)力學(xué)，同時(shí)促進(jìn)軟骨細(xì)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(lái)酰亞胺聚（乙二醇）（(MAL)₄PEG）交聯(lián)，形成HA水凝膠作為第一共價(jià)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，其中的呋喃基團(tuán)可以與馬來(lái)酰亞胺基團(tuán)經(jīng)由Diels-Alder（D-A）點(diǎn)擊化學(xué)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(gè)物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。GG和Ca²⁺之間的離子鍵可以提高雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠的力學(xué)強(qiáng)度、抗疲勞性和自恢復(fù)性能。第一和第二網(wǎng)絡(luò)的力學(xué)性能除可通過(guò)調(diào)節(jié)多糖的分子量和濃度，還可分別通過(guò)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