梯度双金属离子水凝胶，用于肌腱到骨插入的组织微观结构重建

摘要

尽管梯度在引导组织功能方面发挥着重要作用，但实现梯度组织损伤的同步再生仍然是一个挑战。最近，上海交通大学医学院附属瑞金医院王蕾主任医师，崔文国教授，邓廉夫教授合作团队首先通过巯基与铜和锌离子的一步配位交联构建了一种梯度双金属（Cu 和 Zn）离子基水凝胶，用于肌腱到骨插入的微观结构重建。在这种双金属水凝胶系统中，锌和铜离子不仅可以作为交联剂，还可以提供强大的抗菌作用并诱导体外再生能力。

在大鼠肩袖撕裂模型中进一步验证了水凝胶同时促进肌腱生成和成骨的能力。结果表明，Cu/Zn 梯度层可以在肌腱-骨界面诱导大量胶原蛋白和纤维软骨排列和向内生长。总体而言，基于梯度双金属离子的水凝胶确保了可及性，并为再生具有生理复杂性的不均匀组织或界面组织提供了机会。相关论文以题为Gradient bimetallic ion–based hydrogels for tissue microstructure reconstruction of tendon-to-bone insertion发表在《Science Advances》上。

主图

图1 梯度双金属离子基水凝胶的原理、制备及操作示意图。

图 2 水凝胶的形态和表征。

图 3 梯度双金属水凝胶的细胞相容性和抗菌性能。

图 4 细胞行为的体外测定。

图 5 对细胞行为影响的体外试验。

图 6 新型水凝胶的体内恢复能力。

图 7 治疗后新形成的肌腱-骨界面组织的形态学分析。

总结

该研究证明了梯度双金属离子基水凝胶的制备，它通过巯基与铜和锌离子的一步协调交联模拟生理组织梯度，用于原位肌腱到骨插入的微观结构重建 并具有良好的机械强度、持续缓释性能、优良的生物相容性和抗菌性能。这种基于梯度双金属离子的水凝胶系统可以在RCT中诱导肌腱和骨再生，并促进纤维软骨渗透到肌腱到骨插入处，其中胶原纤维与其他组相比实现了更好的排列和生物力学。因此，这些梯度双金属离子基水凝胶可作为一种有前景的仿生生物材料，并为促进梯度微结构愈合提供一种新的处理方法。

参考文献：

Science Advances 23 Jun 2021:

Vol. 7, no. 26, eabg3816

DOI: 10.1126/sciadv.abg3816

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