甘肃省科学院应用水凝胶基生物材料研究获成果

甘肃省科学院传感技术研究所与兰州大学合作开展的“水凝胶基生物材料的制备、功能调控及在组织创伤修复中的应用研究”项目取得重大成果，近日荣获2023年度甘肃省医学科技奖一等奖。

该项目以当前临床需求为导向，针对水凝胶基生物材料制备繁琐、功能单一、生物医学应用研究基础薄弱等问题，开展系统合作研究。甘肃省科学院传感技术研究所充分发挥其在功能材料制备、结构调控及性能优化等方面的技术优势，协助开发了基于仿生多巴胺涂层的温敏性水凝胶培养系统，构建了预血管化的干细胞膜片及预血管化的成纤维细胞膜片等，为干细胞膜片的规模化制备及其临床应用打下了基础。

“水凝胶基生物材料的制备、功能调控及在组织创伤修复中的应用研究”作为甘肃省科学院传感技术研究所和兰州大学重大合作项目，在双方科研人员多年来的苦心钻研下，首次通过仿生矿化法制备了一种双网络、梯度矿化的水凝胶，该水凝胶具有优异的力学性能，不同矿化程度的水凝胶的压缩强度为27~380 KPa，满足关节软骨从表面到深层的力学强度增加的要求。合成的水凝胶具有良好的生物相容性，可促进骨髓间充质干细胞（BMSCs）的增殖和生长。组织化学、免疫组织化学和实时聚合酶链反应的结果显示，梯度矿化水凝胶可以诱导BMSCs在不同的水凝胶层中分化为所需的软骨细胞和成骨细胞，表明通过对梯度矿化水凝胶的简单诱导分化可以成功构建骨-软骨复合体，为梯度软骨的仿生构建及干细胞的可控分化提供了合理的解决方案。该成果发表在Macromolecular Bioscience。上述研究工作的开展为水凝胶基生物材料的的规模化制备提供了独特的解决方案，扩展了水凝胶基生物材料在生物医学、组织工程等领域的应用范围，为甘肃省医学事业发展奠定了基础。

下一步，双方将在此次合作成果的基础上，结合传感技术研究所在生物纳米磁珠制备方面所具有的技术优势，将纳米磁珠与水凝胶材料进行复合，开发新型磁控智能响应水凝胶，进一步开拓水凝胶基生物材料方面在医学治疗等方面的应用研究。

水凝胶的表征及细胞毒性检测。甘肃省科学院供图。