中科院长春应化所陈学思研究员和肖春生副研究员团队：基于亚胺硼酸盐和硼酸酯键的可注射自修复水凝胶及其多重响应性能研究

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传统的水凝胶，不管是化学交联还是物理交联，其交联点和三维网络结构都是相对固定的，这不仅限制了细胞在水凝胶内部的铺展、迁移和增殖，而且还会因外力破坏作用导致凝胶结构受损，从而大大缩短其在体内应用时的服役时间。因此，构建具有类似细胞外基质“动态”、“自修复”和“可重塑”等特点的水凝胶已成为目前研究的热点。由动态共价键构建的水凝胶一般具有良好的“动态”性、自修复性和可注射性，已在生物医学领域获得了广泛的应用。然而，目前大多数的动态水凝胶难以兼顾稳定性和“动态”性(包括自修复性和可注射性)；而且在制备水凝胶的过程中，需要对所用高分子进行必要的化学修饰以引入可形成动态共价键的官能团。

陈学思研究员和肖春生副研究员团队在《高分子学报》2019年第5期“动态共价键高分子”专辑(即将出版)的论文中报道了一种基于2-甲酰基苯硼酸(2-FPBA)、伯胺基团和顺式邻二羟基基团“三组分”反应的水凝胶。该水凝胶是通过2-甲酰基苯硼酸(2-FPBA)与超支化聚乙烯亚胺(PEI)末端的伯胺基团和海藻酸钠(SA)糖单元上的顺式二醇反应形成亚胺硼酸盐-硼酸酯交联结构制得。该水凝胶制备过程简单，所需高分子材料无需事先进行化学修饰；成胶条件温和，在室温下混合即可快速形成水凝胶。流变学实验表明，水凝胶力学强度随PEI、2-FPBA和SA中反应基团比例的变化而变化。同时，由于成胶所用化学键——亚胺硼酸盐和硼酸酯键——均为动态共价键，所得水凝胶还具有良好的自修复和可注射性能，可用作3D打印的水凝胶“墨水”。体外降解实验结果表明，水凝胶对pH值、H2O2以及多种生物分子(如半胱氨酸、谷胱甘肽以及果糖等)都具有响应性，可用作蛋白药物响应性释放的载体。进一步体外细胞毒性实验表明，水凝胶对细胞没有明显的毒性，具有良好的生物相容性。

此外，需要指出的是，该水凝胶制备方法可以拓展到使用其他的具有多胺基基团的合成或天然高分子材料，甚至使用含较多胺基基团的天然蛋白质作为水凝胶的构建基材，从而获得更多兼具自修复性能、可注射性能和生物活性的智能水凝胶，其有望在组织工程支架、药物控释载体以及3D生物打印等领域取得广泛应用。

链接地址

http://www.gfzxb.org/fileGFZXB/journal/article/gfzxb/newcreate/gfzxb20190015xiaochunsheng.pdf
doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.19015

来源：高分子学报

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