四川大学丁春梅/李建树：模拟组织再生的骨软骨 ECM 的异质水凝胶

受天然软骨和软骨下骨错综复杂的细胞外基质 (ECM) 的启发，制造了一种异质双层水凝胶支架。明胶甲基丙烯酸酯 (GelMA) 和丙烯酰氨基葡萄糖 (AGA) 作为上层的主要成分，模拟软骨 ECM。同时，乙烯基膦酸（VPA）作为一种非胶原蛋白类似物，被掺入底层以诱导磷酸钙的原位生物矿化。两个异质层通过钙离子和分别添加到上、下层的藻酸盐的螯合有效地缝合在一起。

示意图 1. 示意图显示了 ECM 启发的双层水凝胶修复骨软骨缺损。

GelMA 和 AGA 的掺入促进软骨细胞协同产生 Ⅱ 型胶原（与 GelMA 和 AGA 组相比增强了 6.7 和 10.8 倍）。此外，与非矿物质组相比，VPA 诱导的矿物质促进成骨细胞的成骨，细胞内钙离子的分泌增加了一倍。体内评估证实了具有轻微炎症的支架的生物相容性，并证实了双层水凝胶的最佳修复能力：再生组织类似于天然组织，厚度高达1230μm。这种无细胞、经济高效的水凝胶在骨软骨修复方面显示出巨大的潜力，并启发了其他组织工程支架的设计。

图1. (a)甲基丙烯酸明胶(GelMA)的合成过程，(b)明胶改性前后的1H NMR谱图，(c)酰化氨基葡萄糖(AGA)的合成过程，(d)天然的1H NMR谱图 氨基葡萄糖和AGA，(e) AGA 的质谱，(f) G9A1、G14A1 和G19A1 的应力-应变曲线，(g) 分别为G9A1、G14A1 和G19A1 的压缩模量。

相关论文以题为Heterogenous hydrogel mimicking the osteochondral ECM applicable to tissue regeneration发表在《Journal of Materials Chemistry B》上。通讯作者是四川大学丁春梅副教授，李建树教授。

参考文献：

doi.org/10.1039/D1TB00518A