栏目简介：常规学术公众号主要以推送单篇文献解读为主，缺乏对热点主题针对性的系统总结。由于医工交叉涉及的研究方向范围广、信息量大，在平时的文献学习过程中，研究人员总会面临这些问题：如何快速了解热点主题的研究重点？如何获知该研究方向的名师团队？又如何将这些内容跟自己的研究课题结合？针对上述问题，EFL推出了“主题解读”栏目，围绕医工交叉研究中的热点主题，通过精炼的背景分析、文献解读、名师介绍以及启发性思考，带领读者在新的交叉前沿主题中快速高效地把握研究重点。栏目内容：“主题解读”推文包含四部分内容：背景介绍、文献解读、名师代表、话题讨论，下面结合一篇推文展开介绍。题目：想要更“强壮”的水凝胶？生物矿化来帮忙1.

栏目简介：组织工程与再生医学相关研究具有多学科融合特性，一线的研究人员往往很难掌握所有的实验方法和技巧。在开展实验的过程中，经常会遇到这些问题：如何合成或改性材料使其符合要求？所设计的材料需要进行哪些表征？如何选择合适的手段来评估组织修复效果？针对上述问题，EFL推出了“实验指南”栏目，针对再生医学研究中涉及的材料合成、成形制造、理化表征、生物评价以及医学应用中常见的实验，通过实验原理介绍与案例分析相结合的形式，帮助研究人员快速掌握实验技巧。栏目内容：“实验指南”栏目内容覆盖面广、涉及技术领域多，下面以水凝胶研究相关实验为例，展开介绍。一、理化/生物表征1.

经验分享此处内容包括但不限于：本次投稿的背景；关于课题设计、论文写作的经历分享；投稿过程中所遇到的特殊情况及解决方案；如何处理审稿意见。往期【投稿经验】汇总：1.【投稿经验】Nature

工作内容：撰写文献精读、主题解读、科普文章、科研技巧等类型推文。参考模板如下：（1）文献精读：Nature子刊：新“食谱”促进干细胞心肌组织成熟【综述】Nature

【投稿经验】AFM：医学研究者初次投稿交叉期刊的经历入群交流围绕再生医学研究方向，EFL公众号建有“学术交流群”，扫描下方二维码加小编微信即可入群交流~

说起创面修复，大家都会想到“人造皮肤”--利用工程学和细胞生物学的原理和方法，在体外人工研制的皮肤代用品，用来修复、替代缺损的皮肤组织。那么人造皮肤离我们有多远？需要多久才能替代“损东补西”的植皮手术？这都依赖于皮肤组织工程的大量基础研究。其中，选择合适的用于创面修复的动物模型是客观评价皮肤组织工程的前提，也是研究创面愈合机理的基础。本期，EFL将带大家了解常见的创面模型构建方法，让非相关专业研究人员能更好地做好创面修复研究相关的动物实验。01急性创伤模型急性创面模型是指创伤发病急、致病因素较为明确、病程相对较短，不伴有其他明显影响愈合的有害因素存在。1.

由于软骨缺乏血管、神经、淋巴网络和原始细胞等，很难实现自我修复，一旦损伤，通常需要通过外科手段进行替换。尽管有传统疗法，包括骨髓刺激、自体移植和基质诱导的自体软骨细胞植入，但仍很难获得与天然软骨相似的再生软骨。水凝胶作为适用于组织工程的支架材料之一，已得到科研工作者的广泛关注。鉴于软骨所处微环境和功能的特殊性，开发适用于软骨组织工程的水凝胶需要具备优异的生物相容性和一定的机械性能。因此，本期EFL为大家整理了软骨组织工程所需水凝胶的性能评估方法供大家参考。基于软骨的特殊性，首先为大家带来三篇相关的综述作为背景，分别叙述了软骨缺损的类型、软骨润滑能力的重要性以及用于软骨功能化的水凝胶。01软骨修复的特殊性1.

Materials：期刊选的好，投稿没烦恼！“科研菜鸟”的初次投稿心得入群交流围绕再生医学研究方向，EFL公众号建有“学术交流群”，扫描下方二维码加小编微信即可入群交流~

水凝胶的多聚体系统为细胞的增殖分化、内源性再生、组织修复、血管再生及药物持续传递提供良好的基质，而其三维多孔结构则可模拟原始细胞外基质的微结构，为骨修复提供动态的生态条件。我们在上一期总结了水凝胶在体外成骨能力检测的相关评价方法，但通过一系列的体外实验证明水凝胶材料具有可靠的成骨性能只是完成了实验的一部分，很大程度上是在受控的人工环境下进行；而动物实验体内的成骨研究可以进一步证明设计材料的潜在应用性，因为体内才能构建机体与材料之间成骨微环境的动态系统。对于骨重建的动态过程，监测不同时期的骨愈合状态及其相关信息是至关重要的。本期EFL为大家整理了水凝胶在体内动态骨重建过程的评价方法。01M1-M2巨噬细胞的转变利用生物材料进行骨缺损的修复及再生是一个复杂且长期的过程，适宜的免疫炎症微环境及成骨性能缺一不可。在生物材料植入体内早期，巨噬细胞活化为M1表型促进炎症反应并启动组织再生。伴随着早期炎症反应的减弱，巨噬细胞由M1表型转变为M2表型以推进后续的骨修复过程。如图1所示，炎症晚期出现大量的iNOS细胞，而几乎未检测到CD206细胞，这表明巨噬细胞的

微针贴片（MNs）因无痛、微创、能增强药物渗透性、提高生物分子在表皮和真皮层的可检测性等优点，广泛应用于疾病诊断、组织修复与再生等生物医学领域。但MNs在使用过程中也存在部分问题，如力学性能欠佳、载药率低、生物相容性差等，因此需要根据多种评价指标综合评估MNs的理化生物性能，以满足试验要求。在前期介绍了MNs最新研究进展和分类后，部分读者反馈不知如何评估所制备MNs的性能，为此本期EFL总结整理了MNs的理化生物性能评价手段，以便于筛选合适的MNs用于后续研究。同时也欢迎大家联系EFL获取更多资源或合作。01几何形状图1

Communications：历时一年，三轮审稿，重视“材料创新性”入群交流围绕再生医学研究方向，EFL公众号建有“学术交流群”，扫描下方二维码加小编微信即可入群交流~

C对图表格式有严格要求，在这里建议大家可以使用Graphpad软件绘制图表，同时对于所有样本的数值和原始数据，在投稿的时候也要整理成一个Source

骨缺损是一种常见的临床疾病，目前多采用自体或异体骨移植的方法进行治疗。组织工程的进步为骨缺损的治疗打开了一条新的路径，旨在利用支架、细胞和因子协同促进骨的修复。水凝胶是一类独特的支架材料，可以通过分子组合和结构调控赋予多种不同的特异性功能，它还可以模拟自然的组织环境，为缺损部位提供结构支持，使骨缺损通过内在愈合机制修复。一般来说，我们在进行动物实验之前，都会进行一系列实验来验证水凝胶材料的成骨能力，因此本期EFL为大家整理了水凝胶在体外促进成骨能力的评价方法供大家参考。01成骨相关细胞的检测（1）ALP活性：碱性磷酸酶(ALP)是成熟成骨细胞的标志性酶，因此检测细胞内ALP活性是研究体外成骨能力的重要手段之一（图1A-B）；（2）茜素红染色：同时成骨细胞形成的钙结节也是成骨细胞的标记物，茜素红可以与钙发生显色反应，生成深红色的化合物，这样成骨诱导的细胞外面沉积的钙结节也就被染成了深红色（图1C-D）。案例一纳米粘土-有机水凝胶骨密封剂(NOBS)用于骨愈合图1（A-B）ALP染色及活性检测，（C-D）茜素红染色及定量文献链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202003717（3）Trap染色：抗酒石酸酸性磷酸酶（Trap）为破骨细胞的标志酶，为破骨细胞所特有，Trap染色后的破骨细胞呈现红色（图2）。案例二含有二氧化锰(MnO2)包覆成纤维细胞激活蛋白抑制剂(FAPi)的磷酸钙微球的复合水凝胶用于骨质疏松性的骨缺损修复图2

当前，具有粘附性的水凝胶已在皮肤修复、伤口缝合和可穿戴设备等领域展现出很好的应用前景。你是否会有这样的疑惑：所制备的水凝胶粘不粘？能否有效的粘附于生物组织？粘附强度又如何？针对这些问题，本期EFL整理了常见的水凝胶粘附性能表征手段及案例分析，供大家参考。01表观粘附🔶

Communications对文章质量的要求非常严谨，我们在投稿过程中也会遇到一些需要不断补充上传内容的情况。比如，Nature系列有其特有的Nature

间充质干细胞及外泌体（MSC-Exo）已被证明可增加血管生成，减少细胞凋亡，调节免疫反应及重塑细胞外基质微环境继而加速糖尿病创面伤口闭合。直接注射MSC-Exo治疗糖尿病难愈创面因注射后经组织间隙泄露以及糖尿病创面本身恶劣的微环境导致存活率下降，修复效果很不理想。随着组织工程和干细胞医学的发展，水凝胶联合MSC-Exo疗法成为治疗糖尿病难愈创面的一种新策略，被认为攻克糖尿病难愈创面的金钥匙。相关研究层出不穷，为方便大家进行相关内容的学习，EFL整理了部分水凝胶联合MSC-Exo的设计策略最新相关文献6篇，供大家参考，同时欢迎大家联系EFL获取更多资源或交流合作。1.

心肌梗死（MI），又名心肌梗塞，是冠状动脉闭塞，血流中断，使部分心肌因严重的持久性缺血而发生局部坏死。每年导致近800万人死亡，使其成为最致命的心血管疾病和全球死亡的主要原因。由于成人心肌细胞是终末分化的，增殖率非常低，这使得心脏再生能力极为有限。目前可用的治疗MI方法包括药物治疗、医疗器械植入和器官移植，所有这些都具有严重的局限性，如高侵袭性、供体器官稀缺、血栓形成或器械狭窄、免疫排斥和住院时间长等。因此，迫切需要开发新的解决方案来修复或替换受损的心脏组织。水凝胶是一种柔软、湿润的材料，具有与人体软组织相似的特性，已被广泛应用于生物组织工程。研究表明，水凝胶不仅能在心肌组织修复过程中提供机械支持，还可用作细胞或药物递送的载体，已成为再生医学中心脏修复的一种有前途的方法。本期EFL为大家整理了用于心肌修复的多功能水凝胶的相关综述4篇和文献8篇，供大家参考和学习。综述1.

设计了一种水凝胶，那么如何打开“一扇洞察水凝胶内部结构的窗口”？譬如，所构建的水凝胶是否具备可挤出打印性、自愈合性、温敏/光敏性等，通常这些性质的研究都离不开流变学分析。流变学是研究材料形变和流动(连续形变)的科学，其作为观察材料内部结构的窗口，在水凝胶研究中占据着重要的一环。那么，该如何选择合适的流变学测试方法来验证以上这些特性呢？本期，EFL带大家了解常见的水凝胶流变学表征（剪切稀化、自愈合、温敏、光敏等）的简要原理及研究案例，让非相关专业研究人员能更好地读懂这些测试结果。在弄清楚流变学相关测试前，需要先了解一些常用的术语，如黏度、模量。01黏度🔸测试模式：旋转剪切（单向旋转）🔸简介：流体内部反抗这种流动的内摩擦阻力。在一定旋转剪切速率下，将剪切应力与剪切速率的比值定义为该剪切速率下的表观剪切黏度，简称为黏度。图1

案例：https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2021.12074905水凝胶微针水凝胶微针（Hydrogel-forming

长余辉发光是指物质在激发停止后仍能继续发光的一种现象。几千年前在中国宋代的文字记载里就有“夜光杯”“夜明珠”的相关记载。1996年Matsuzawa研究员合成了Eu2+与Dy3+共掺杂的SrAl2O4长余辉材料，有着可以持续几个小时的明亮绿色余辉发光，引发了研究者们的广泛关注。与传统的有机发光染料相比，长余辉材料具有更长的发光寿命，不需要原位激发，可以有效避免生物组织自发荧光及激发光散射效应的干扰。此外，长余辉有着良好的发光强度与化学稳定性，在生物医学成像、光学检测传感和肿瘤治疗等领域有着广阔的潜在应用前景。但作为一种无机材料，传统的长余辉材料生物相容性不足，水分散性差，在给药过程中容易被巨噬细胞清除，大大限制了其在生物医学领域的应用。天然高分子水凝胶具有良好的生物相容性和生物可降解性，其三维网络状结构能够吸收大量的水且保持结构稳定，是一种适用于生物医学领域的理想高分子材料。有研究表明，将长余辉材料包封在水凝胶中可显著增强长余辉的发光强度。这种具有长余辉发光的天然高分子水凝胶，不仅弥补了单纯长余辉材料的生物相容性不足，而且有望成为用于生物医学成像和光动力治疗的持续发光材料。在此，EFL精心挑选了具有长寿命发光的天然高分子水凝胶设计及应用的相关文献5篇，供大家参考学习。1.

在水凝胶材料设计中，将血管生成的相关因子与水凝胶材料混合、包裹或者通过化学接枝，使其具备促血管生成的能力，对于组织损伤修复的研究极具应用价值。而如何表征水凝胶材料的促血管生成能力是保证这些研究顺利开展的重要前提。在不同的研究方向中，如水凝胶微球、微针贴片、3D打印支架，由于其研究目的及课题的设计有所不同，研究人员对血管生成功能验证的实验安排也会略有差异。在不同的情况下研究人员一般会选择哪几种实验来验证血管生成功能呢？为方便大家顺利开展与血管化有关的水凝胶实验，EFL挑选了3个案例进行说明，供大家参考。案例一ACS

自1989年Elrod等人将声学和3D打印开创性结合以来，声学辅助3D打印技术的概念开始诞生并不断发展起来。相比于其他打印方法，基于声学液滴喷射的无接触液体处理方法在应用于生物样本时能够避免交叉污染。同时，这种打印方法可摆脱喷嘴的限制，不会出现喷嘴堵塞等问题。此外，超声波驻波和基于声学的生物打印还可应用于微流控技术，从而实现对粒子和细胞操控。声学3D打印方法通过逐层打印来制造三维结构，在组织工程、再生医学、药理学研究和高通量筛选应用等领域具有广泛的应用前景。为了方便大家进行相关内容的学习，EFL特意整理了声学辅助3D打印相关的3篇综述和6篇研究论文供大家参考学习。综述1.

提及生物医学研究，经常关注EFL的小伙伴儿想必会注意到有一类明星般的材料模型——“水凝胶微球”，小到细胞培养、药物载体、生物墨水，大到组织工程和再生医学，它的身影几乎无处不在。除了具有宏观大块状水凝胶一样的三维网络结构，独特微米级尺寸（通常在1～1000μm之间）还赋予了它模块化的功能属性，这也使其在实际的应用中更加灵活易拓展。在前期推文中，EFL以主题解读的形式向大家盘点了有关水凝胶微球的系列新兴研究进展，在此期间我们收到了大家的良好反馈，也有老师同学说在刚刚入手微球研究时发现现有的微球制备方法琳琅满目，乳化挥发法、相分离法、喷雾干燥法、热熔挤出法……这些让人眼花缭乱。为了解决大家困惑，EFL特意整理了三种常见的微球制备策略并附上学习案例供大家参考，同时欢迎大家联系EFL获取更多资源或交流合作。01搅拌法顾名思义，将水凝胶预聚物溶液放到加有适量油的容器中搅拌即可，通过这种简单粗暴的机械混合，水凝胶预聚物会被分散成不同程度大小的液滴，随后将液滴交联洗涤、离心除去油相即可。液滴的大小和分散性受混合的程度和时间影响，这里要注意的是不要忘了加表面活性剂以稳定油水界面。优点：设备依赖程度低、操作简单、易大规模生产缺点：微球粒径不均一、可控性差学习案例：https://doi.org/10.1002/smll.20200659602电喷雾法将预聚物溶液通过喷嘴喷射到固体接收装置(金属收集板)或导电液体接收装置中。预聚物溶液通入喷嘴后，喷嘴连接正极，收集装置连接负极。喷嘴出口处预聚物液滴受到表面张力和电场力的作用形成泰勒锥，强电场迫使锥面爆裂，从而液滴形成更小的粒子，其尺寸可达纳米级。电喷雾技术的设备装置是由高压电源、注射泵、导电材料制成的喷嘴以及接收溶液或接地金属板收集器组成，可根据制备微粒结构的不同选择不同制备方法。优点：尺寸生成范围大、易于控制、可避免有机溶剂缺点：依赖高压电源、影响因素多、不易收集学习案例：https://doi.org/10.1002/smll.20180421603液滴微流控法该方法可以简单理解为互不混溶的两种液体分别以一定的流速从微通道的不同端口进入并相遇，通过调整两相的流速比激发两种液体层流的界面不稳定性，在表面张力和黏性力的共同作用下促使均一分散的液滴形成，进而通过乳滴固化或聚合得到微球。优点：可控性强、得到的微球单分散性好缺点：通量低、需要注射泵这种方法的核心主要在于构建微尺度的流体通道，现有研究中通常采用的有三种方式：①通过软光刻法制备PDMS芯片，该方法灵活性强，不过前提在于芯片模板的制备，适用于有紫外曝光机或者高精度3D打印设备的实验室学习案例：https://doi.org/10.1016/j.snb.2019.04.100②玻璃套管法，将不同直径的玻璃毛细管放在玻璃板上利用AB环氧胶同轴固定即可使用学习案例：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894719306928③利用实验室现有的或者生活中常见的带有微通道的器材（如橡胶软管，注射器针头等）自己开脑洞DIY，好的成果也不一定要有高端设备，大道至简的方法往往还能收获出其不意的效果学习案例：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1758-5090/ac57a5EFL小贴士通过上面这些案例，想必大家可以体会到，水凝胶微球制备的方法虽多，但核心其实就是在于如何快速均匀的将预聚物分隔成理想体积小液滴的过程，找到这个点，做到极致你就成功了。如果大家在微球制备及方法选择上还有什么困惑，欢迎留言或者通过群告诉我们。最后，希望大家制备出自己满意的水凝胶微球。入群交流围绕再生医学研究方向，EFL公众号建有“学术交流群”，扫描下方二维码加小编微信即可入群交流~

水凝胶，具有良好的生物安全性、多样的生物学功能，被广泛应用于诊断、治疗和组织工程等方面。“智能”响应型水凝胶可对外部环境和刺激产生响应，极大拓展了其在生物医学领域的应用。根据刺激的类型，可分为内部刺激和外部刺激两种，其中，内部刺激主要是指依赖于疾病组织内部的物化等特性促发水凝胶体系的性状改变。外部刺激是指人为施加热、光、磁场、机械力或者声波等能量形式用以激活特异型水凝胶的活性，发挥更佳的疾病治疗潜能。在此，EFL精心挑选了与刺激响应型水凝胶相关的综述2篇和文献8篇，供大家参考学习。一、综述1.

抗菌性水凝胶具有抑制细菌生长的能力，其在伤口护理等领域有较高的应用价值。在相关课题研究中，一般研究者选择金黄色葡萄球菌（S.

一直以来，“抗氧化能抗衰老”的观点经久不衰。深究其个中原因，大家会不会这样想：氧气有没有可能是一种慢性毒气，通常需要百年时间内杀死人类？从某种角度来看，吸入的氧气与我们有机体作用的过程本质上是一种氧化作用，即是缓慢的“燃烧”过程。其实这些说法都与自由基、活性氧（ROS）有关。人体代谢过程中产生的ROS也叫氧自由基，是从氧衍生出来的自由基，包括羟基由基（•OH）、超氧阴离子（O2•–）、过氧化氢（H2O2）等。当ROS水平超过细胞抗氧化防御时，由此产生的氧化应激对细胞大分子（如脂质，蛋白质和DNA）造成氧化损伤，这与癌症、糖尿病、慢性创面、神经退行性疾病和衰老等炎症相关疾病的发展和恶化密切相关。因此，在病理条件下抑制氧化应激、清除ROS这个“拦路虎”，对于机体的“永葆青春”可能具有治疗益处。水凝胶具有优异的生物相容性和可调的理化性能等，其已被广泛应用于负载小分子药物、目标蛋白和目标因子。目前，基于非侵入式清除ROS的微创治疗方案一直是研究者探究的热点。ROS清除型水凝胶可以通过在水凝胶基质中加入各种ROS清除剂来调节应用水凝胶的组织的氧化应激和炎症反应。此外，当生长因子和化学药物等治疗试剂共载时，协同效应有望增强炎症相关疾病的治疗。为了方便大家进行相关内容的学习，EFL整理了与ROS清除型水凝胶相关的综述2篇和文献10篇，供大家参考学习。一、综述1.

29.19)：生物医用导电水凝胶的微加工合理化设计；2019.02.20简介：该综述主要介绍了可以掺入到水凝胶中赋予其导电性的常用材料。重点归纳了包括

近年来，柔性生物电子在电子皮肤、可穿戴设备和生物医学工程等领域的研究引起了研究人员的极大关注。水凝胶作为一种亲水的交联网络聚合物，由于其具有与生物组织相似的机械性能、高生物相容性、灵活可控的理化性能等优点，已在生物电子学领域中得到了广泛的研究。当前，站在生物医学工程、材料学、微电子学等多学科交叉研究的汇集点，如何根据现实生活的需求，将多学科交叉技术的方法移植到基础的科学研究中，设计出具有兼容、有效和稳定的水凝胶柔性生物电子系统成为了研究者关注的焦点。本期EFL为大家整理了水凝胶柔性生物电子领域相关的综述3篇和文献7篇，供大家参考和学习。综述1.

原位生物3D打印融合了手术机器人及生物3D打印技术，根据患者组织缺损处的形态，直接在缺损处沉积治疗用生物墨水，实现组织再生及修复。原位生物3D打印有诸多优势，因为应用场景的变化，与常规生物3D打印相比增加了很多苛刻要求：打印端环境多变：原位打印场景中，打印环境可能是战场、救灾等环境多变场合，要求墨水流变学性能稳定，当打印环境从低温到高温的大温度范围变化时不影响打印性能；修复处血水等影响：墨水要能在较高的体温及充满血水的浸润环境下保持结构不坍塌、打印的细胞能高效存活，并快速功能化以尽快起损伤修复作用；快速功能化：相比于常规生物3D打印中可以通过长时间灌流进行功能化相比，原位打印需要打印出的组织能快速发挥急救功能，如何让打印组织快速功能化是亟需解决的问题；优异的粘附性能：打印结构需与缺损组织间形成一定的结合力，防止其在体内修复中脱离缺损，造成二次损伤；急性救治便携性：墨水适合放入急救包中野外携带，用于军事、消防等高危领域的紧急救助。混凝土通过石子被水泥的浸润赋予其良好的可打印性及强度，也是建筑3D打印常用材料。受混凝土启发，浙江大学机械工程学院贺永教授团队（EFL团队），提出了全新的“生物混凝土”墨水思路：将预功能化的载细胞微球作为“石子”，高浓度GelMA水凝胶预聚液作为“水泥”，并开发了机器人原位生物3D打印系统，实现了对不规则创伤的原位修复。与常规生物墨水相比，“生物混凝土”墨水具有如下特点：墨水中的低强度细胞微球与高浓度水凝胶打印后在微观上类似一系列微球+弹簧，局部低模量，整体高模量，兼具细胞发育及打印结构形状维持能力；墨水不是直接使用细胞做原材料，而是经过了培养并具有微组织功能的细胞球，打印后能更快地在受损位置发挥作用，加速组织修复；墨水具有良好的温度稳定性，在4-37

cm-1处存在特征吸收峰，复合后的DC-MA+BG中同样出现了此吸收峰，证明了BG已被成功载入到凝胶中。CHDA的负载：UV-Vis谱图DC-MA+CHDA中出现了CHDA的紫外特征吸收峰（~300

Communications》上。原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-019-10588-0.pdf近期研究进展4.

“结构决定性质，性质反映结构”，有关水凝胶的课题，通常需要从微观的化学结构角度研究和解释其宏观的材料学性质（如机械和生物性能等）。而洞察材料的化学结构依赖于各种表征手段，这对于非相关专业的研究人员有较高的门槛。论文中各种抽象的谱图往往让人一头雾水，常出现照葫芦画瓢，不知然也不知其所以然的情况。本期，EFL带大家了解水凝胶常见化学结构表征方法（核磁、红外、紫外、XRD和GPC等）的简要原理及用途，让非相关专业研究人员能更好地读懂这些测试结果。一核磁、红外、紫外、质谱（四大光谱）1.

细胞基及其衍生物水凝胶相比传统水凝胶，具有更高的生物安全性、多样的生物学功能，涉及到细胞、蛋白、核酸等多个层次，被广泛应用于诊断、治疗、人造皮肤和组织工程等方面，取得不错的治疗效果。随着水凝胶体系的深入功能化研究，更多细胞基及其衍生物水凝胶体系被设计开发出来，在体内发挥不同的生物学功能。例如，具有多功能性的细胞裂解液制备成的水凝胶可以有效地实现体内部分免疫细胞功能的调控；蛋白/核酸等水凝胶体系可以针对性提高某些疾病的体内蛋白药物含量，相关的实验结果均显示在动物体内呈现出良好的疾病治疗效果。这种生物多功能的水凝胶体系可用于加速临床中生物医用水凝胶治疗体系的开发，提高肿瘤、自身性免疫类等相关疾病的治疗效果。对于细胞基及其衍生物水凝胶的生物学效应及毒性的研究将作为生物医药研究中的重大创新，极大拓展了生物医用类水凝胶在临床疾病治疗中的应用前景。近年围绕细胞基及其衍生物水凝胶治疗体系的相关研究呈井喷式的发展，至今有关论文发表数量已经累计上万篇。在此，我们挑选了最新发表的数篇论文进行详细介绍，方便大家进行相关内容的学习以及了解该领域的发展近况。1.

新药研发的失败率之高是众所周知的，以抗癌药物为例，全美每年因为研发失败损失的费用在8-14亿美元之间。尽管人们在探索癌症生物学和开发抗癌疗法方面付出了巨大的努力，但建立高效的体外肿瘤微环境，探索筛选抗癌药物、揭示癌症本质和开发治疗方法的有效模型仍是现阶段癌症研究面临的主要挑战。一方面，依靠动物实验获得临床前数据来预测药效存在种属间差异和预测偏差的问题。另一方面，通过培养皿和孔板形成的2D/3D细胞培养体系缺乏组织间的相互作用，存在生理功能不完整的缺陷。所以，不论是动物实验还是传统体外实验，都很难准确预测药物在人体中的行为，模型的局限性也阻碍了基础研究成果向临床应用的转化。新兴器官芯片的涌现为体外肿瘤微环境构建提供了一种全新的技术平台，可再现体内肿瘤的关键结构和功能特征，深入了解肿瘤进化的机制，实现抗癌药物精准筛选和肿瘤治疗新策略开发。为方便大家进行相关内容的学习，EFL整理了部分肿瘤芯片用于癌症治疗药物评估相关的综述论文和研究文章供大家参考，同时欢迎大家联系EFL获取更多资源或交流合作。代表性工作回顾1.

细胞3D培养过程中往往需要监测细胞在基质材料/结构内的实时变化，比如：如何观察水凝胶内不同类型细胞的形态？如何长时间监测3D打印支架内活细胞的生长变化？如何监测器官芯片体系中细胞的实时状态？常规的鬼笔环肽骨架染色、石蜡切片染色等都是将细胞固定后再染色，这样细胞便无法再进行后续培养，解决的办法只有设置多个平行组在不同阶段进行固定染色，需要大量样本，成本高，工作量大。活细胞示踪探针CellTracker经常被用于观察三维培养环境中细胞的形态及行为。CellTracker通过穿透细胞膜进入活细胞，生成发出特定荧光的荧光素，能完好保留在胞内，且信号非常稳定。另外，CellTracker在细胞分裂的过程中可传给子代细胞，且不会影响邻近细胞，因此荧光信号保留时间较长。具体使用方法:将细胞与特定荧光的CellTracker探针孵育一段时间，通过标记上的不同颜色荧光，在激光共聚焦显微镜下追踪监测细胞的行为。本期EFL将通过几个案例带大家了解活细胞示踪探针CellTracker在3D细胞培养研究中的应用。案例一通过CellTracker观察细胞在GC-MS+NGF/GelMA复合支架中细胞生长的情况图1

“师法自然”这一观念在人类衣食住行中体现的淋漓尽致，天上的飞机，地上的汽车，水里的轮船和潜艇，无一不是模仿自然界的杰出创作。在医疗健康领域，随着生物医学工程与自然科学交叉研究的深入，各种仿生材料不断被开发并用于疾病治疗和管理。应用于创面修复的理想水凝胶辅料应具有强大的湿组织粘附力，以避免在接触伤口渗出液后失效脱落。但现有敷料体系很难实现高效强有力粘附，无法满足临床需求。贻贝是一种常见的海洋生物，凭借足丝可附着在岩石、浮筒或船底表面生存。在水环境中，贻贝几乎能粘附在任何无机和有机材料表面，从化学角度分析，其粘附性在于从折叠贻贝足蛋白（Mfp）中提取的L-3,4-二羟基苯丙氨酸(L-DOPA)的邻苯二酚侧链具有形成不同类型的化学相互作用和与各种基质交联的能力。因此，在贻贝化学启发下，可将具有类多酚结构的组分引入水凝胶敷料中，赋予体系优异的粘附性能，实现对创面组织的有效粘附。目前，针对仿贻贝结构粘附型水凝胶体系的研究数不胜数，为了方便读者了解相关内容，EFL挑选了3篇经典研究成果和7篇最新研究进展供大家参考。一、经典研究成果1.

疏水药物的释药设计一直是药物递送体系中很重要的一环，因为大多数疏水性药物的生物利用度低，其在体内循环过程中很容易发生沉淀或聚集，使得疏水性药物很难到达病灶部位。对于药物递送体系来说，最理想的负载结构应该是空心球或囊泡。那么，如何去构建类似的药物递送载体呢？环糊精分子的内部是具有三维形态的疏水性空腔，而外部则具有亲水性，这为水溶性复合物的合成奠定了基础。同时，环糊精的疏水空腔可以有效包载疏水性药物，解决了疏水性药物难以在水相中溶解度低的难题。环糊精（CD）是由吡喃葡萄糖单元组成的环状寡糖，是由六个以上葡萄糖以α-1,4-糖苷键连接而成的“内空去顶的锥形圆筒”状分子。环糊精的天然形式包括6、7或8个吡喃葡萄糖单位，依次命名为α、β和γ-环糊精。环糊精及其衍生物主要用作络合剂用于药物递送载体，以提高疏水药物（如阿霉素Dox等）蛋白质或多肽药物的水溶性，并增加其稳定性及生物利用度。基于CD的主客体超分子水凝胶具备优异的生物相容性、剪切稀化和刺激响应性，其在在局部给药方面具有广泛的应用。为了方便大家进行相关内容的学习，EFL整理了基于环糊精水凝胶的载药体系综述4篇和文献12篇，供大家参考学习。一、经典综述1.

在组织工程和再生医学的研究中，影像学技术常用来评估生物材料/支架植入动物体内后组织修复再生的效果，比如骨/软骨修复与再生。那么，不同影像学检查分别适用于哪些动物模型呢？我们又该如何正确解读、分析那些黑灰白堆积的影像学图像？接下来EFL带大家一同了解常见的X线、CT（计算机体层成像）和MRI（核磁共振成像）的成像原理以及部分应用。01X线1.

生物3D打印技术通过将含细胞的生物墨水按照预定义路径，层层堆积形成具有复杂结构的3D组织与器官，在复杂组织和器官的构建方面具有巨大的优势。其中，生物墨水的打印性能和物化性能对细胞行为的调控是构筑组织器官实现再生的关键。一般来说，用于生物3D打印的墨水材料需要具备合适的黏度和流变性能，这两种特性就像一对难以调和的矛盾，极大限制了可供打印的材料来源和浓度范围。具体而言，生物墨水的黏度过高，会使得生物墨水挤出经过喷嘴时承受的剪切力越大，对细胞造成的损伤也越大；黏度过低，虽然可以顺利挤出，然而挤出后难以维持基本的形态结构。此外，在生物墨水胶凝后形成的致密水凝胶网络还会限制封装细胞的迁移和增殖，虽然微尺度孔隙（微孔）有利于细胞的生命活动，但在载细胞结构中设计微孔也具有很多挑战性。微凝胶是一类尺寸为微米级别的水凝胶，是一种应用于模拟细胞微环境来研究组织异质性的多功能平台，既可以为单个或多个细胞共培养应用定制单个微凝胶，也可以组装多个载细胞的微凝胶单元构建更接近类组织结构的微孔组装支架。近年来，以微凝胶为生物墨水用于生物3D打印的研究逐渐兴起，在解决上述问题上提供了很多有创造性的思路。目前相关的研究刚刚起步，涉及的文献不是很多。为方便大家学习，EFL特意整理了2篇代表性综述和10篇比较有参考价值的学术论文供大家拓宽研究思路，同时欢迎大家联系EFL获取更多资源或交流合作。1.

2020年新冠肺炎疫情爆发，让我们感受到生命健康的重要性，更加意识到健康生活，提高免疫力的重要性。那么除了日常的锻炼，我们该吃点啥来增强免疫力呢？喝双黄连口服液吗？服用维生素C吗？No!

"纳米机器人"是机器人工程学的一种新兴科技，属于"分子纳米技术"的范畴，根据分子水平的生物学原理为设计原型，设计制造可对纳米空间进行操作的"功能分子器件"。它最初的设想是由1959年诺贝尔奖得主理论物理学家理查德-费曼提出利用纳米技术开发出微型机器人，并将其应用于疾病治疗中（图1）。他提出可以把分子甚至单个的原子作为构筑元件用于细小的空间的物质构建，这将使生产程序变得非常简单，只需将获取到的大量的分子进行重新组合就可形成有用的物体。但是纳米机器人如何在生物体中巧妙实现躲避红细胞、白细胞，或者喷出药物，或者切割钻削仍然是目前科研工作者努力解决的问题。幸运的是，在科技的日新月异推动下，在来自世界各地科研人员的不懈努力下，如今在国际范围内掀起了微纳米机器人研究的新热潮。自21世纪初以来，人们合成出了许多不同种类的微纳米材料及精巧的分子，并通过电能、磁能、光能、声能、热能等各种供能方式，让这些人工制造的分子与颗粒在微纳米尺度运动起来。研究人员发布了数以千计的论文、专利、学术报告，来讨论这些材料的合成、驱动机制、相互作用机理，并结合理论和数值模拟，对实验中观察到的现象进行缜密而全面的分析。2016年的诺贝尔化学奖，就颁给了三位超分子领域的专家，以表彰他们在分子机器合成领域的卓越贡献。对于纳米机器人的生物学效应及体内毒性的研究将作为生物医药研究中的重大创新，极大拓展了纳米机器人治疗平台在临床疾病治疗中的应用前景。近几年，围绕纳米机器人的相关研究呈井喷式的发展，至今有关论文发表数量已经累计上万篇。在此，我们挑选了最新发表的数篇论文进行详细介绍，方便大家进行相关内容的学习以及了解该领域的发展近况。

16.806)：骨软骨缺损修复的材料辅助策略；2022.03.24简介：在过去的二十年里，针对骨软骨缺损（OC）再生，结合细胞、生物分子及生物材料的各种组织工程研究层出不穷。该综述深入回顾了2015

人诱导多能干细胞（hiPSC）来源的心肌组织（hiPSC-CM），是一种极具潜力且可减少药物研发中动物测试的体外组织模型。然而传统基于生化因子定向诱导分化所得的心肌组织，其不成熟的特性却显著影响了该类组织的实际应用。来自加州大学伯克利分校的Kevin

过去十年内，细胞外囊泡(EVs)研究迅速发展，并已发展成疾病治疗领域的一个全新学科。细胞外囊泡是细胞主动释放到细胞外空间的膜衍生囊泡，基于其生物发生、大小和生物物理性质，可以进一步分类（例如外泌体、微泡）。尽管最初被认为是细胞碎片，并且因此被低估，但EVs现在越来越被认为是细胞间通讯、疾病诊断和预后循环生物标志物的重要载体。细胞外囊泡不仅仅来源于动物细胞，科学家们还将这一领域扩展到了可食用水果、蔬菜的植物王国。总体而言，细胞外囊泡来源广泛、具有多种生物学活性，有很好的临床应用前景。目前，已有大量关于细胞外囊泡来源、性质和应用的报道，为方便大家进行相关内容的学习，EFL整理了细胞外囊泡的代表综述（3篇）及2022年来最新研究进展（7篇），供大家参考，同时欢迎大家联系EFL获取更多资源或交流合作。

EFL团队推出的系列水凝胶产品（GelMA、HAMA、SilMA等）及常用生物材料（明胶、透明质酸、聚乙烯醇等）均可应用于水凝胶微针的制备。根据EFL技术支持团队与用户的长期沟通反馈，我们归纳了水凝胶基微针制备的主要难点：a微针易发生皱缩；b针形较差；c针尖力学强度差。EFL团队已总结并推出了水凝胶微针制备整套解决方案（&水凝胶材料+微针模具+真空除泡装置，点击链接，查看详情），助力研究人员提升实验效率。经过近1年用户市场反馈，为了帮助用户更好的使用EFL微针系列产品，EFL团队现整理水凝胶微针制备过程中的高频问题如下，可供参考。

创面修复是世界范围内的难题，治疗性药物分子或生长因子能通过抑制炎症响应、促进血管生成等途径有效加速创面愈合，但皮肤角质层结构严重限制其递送至组织受损部位。因此，如何将药物或活性因子透过角质层，高效递送至皮下组织，是创面修复领域的主要难题之一。鉴于透皮给药的需求，微针贴片（MNs）应运而生。微针的一般长度小于1毫米，针尖较皮下注射针锋利，这样的几何设计使得微针能够有效穿透角质层，形成微尺度的孔径通道，在不触及表皮或真皮层的血管、神经纤维及其末梢的前提下，以一种无痛、微创的形式高效递送活性成分，促进创面愈合。关于微针贴片用于创面修复的文献不胜枚举，为了方便大家了解相关知识，EFL挑选整理了2022年最新研究进展（10篇），供大家学习参考。

纤维是指具有一定柔性和强度的高长径比材料。其中微米和纳米尺度的纤维状微结构材料在自然界也是十分常见的，比如日常生活中的棉、麻、毛发和植物叶片上的叶脉等，这些纤维状材料通过编织、缠绕、折叠等方法可用于构建各种三维结构的功能性物质。受此启发，人们致力于合成结构和形貌多样性的纤维状微结构材料，并广泛用于催化、控制释放、环境保护、可穿戴设备和组织工程等方面。在生物医学领域，天然的细胞外基质是由各种蛋白纤维原和纤维交织而成的网状结构。近年来。由微米或纳米水凝胶纤维堆积得到的多孔结构，不仅具有高孔隙率、高表面积、易于组合成不同形状的三维结构，还可以从尺度和形态上仿生模拟天然细胞外基质的胶原纤维网络结构，这使微纳米纤维支架成为组织工程支架的理想选择之一。目前，很多方法如微流控、大分子组装、电纺丝、湿法纺丝等被提出用来连续制备微米或纳米纤维材料。从方法建立到应用，相关研究层出不穷，为方便大家进行相关内容的学习，EFL整理了生物医学领域的水凝胶微纳米纤维代表综述（3篇）及2022年来最新研究进展（7篇），供大家参考。一、代表综述回顾1.

由脑外伤引起的大型颅面骨缺损的重建仍然具有很大的挑战性。目前，使用自体/同种异体移植物的重建手术的骨采集成本高、骨源有限，以及可能引发供体部位并发症。此外，传统颅骨成形术中的附属装置，例如颅骨锁或骨钉，增加了手术的复杂性和成本。因此，可以在颅骨切除术后立即植入并固定在缺损部位的功能性植入物可能为适应颅内微环境和动员内源性干细胞用于颅组织再生带来新的前景。颅面骨主要通过膜内骨化形成，其中间充质细胞直接分化为成骨细胞，随后发育为有机/无机混合交联松质骨结构。颅面骨重新出现的结构和组成可能为干细胞的迁移、浸润、增殖和分化创造适当的必要环境。颅骨的形成与毛细血管的进化相吻合，毛细血管会产生高度血管化的组织，以便及时供应氧气和营养，以维持骨骼发育、整合和体内平衡。也就是说，成骨和血管生成之间的密切联系对于颅骨形成至关重要。然而，目前的颅骨再生策略往往无法产生高度血管化的新骨骼。鉴于此，四川大学国家生物材料工程研究中心孙勇研究员、樊渝江教授、张兴栋院士合作开发了用于颅骨再生的即时可修复和自适应支架，以高度模拟天然骨基质。它通过钙螯合表现出良好的机械匹配和界面整合，并通过柔性变形响应外部应力。同时，适当的基质微环境调节巨噬细胞M2

雅努斯（Janus）是罗马人的门神，也是罗马人的保护神，具有前后两个面孔或四方四个面孔，象征开始。最古老的信息告诉人们，雅努斯是起源神，执掌着开始和入门，也执掌着出口和结束，同时他又被称为“门户总管”，他永远都象征着世界上矛盾的万事万物，所以，他的肖像被画成两张脸，有“双头雅努斯“的说法。在材料领域也有衍生板的“双面神”，Janus颗粒是表面由两个或两个以上不同物理性质的成分构成的特殊类型的纳米颗粒，这种不对称结构使得不同的甚至不相容的物理、化学和机械性能可以在一个粒子内组合。基于这种构造，可以将不同响应的体系设计在一个载体颗粒中，实现同时非梯度的双响应性。此外，同一个载体不同功能区域的划分也促使Janus体系发挥类双抗的作用，连接两个不同功能性免疫细胞，协同其免疫调节的功能。相关的实验结果均显示在动物体内呈现出良好的协同治疗作用。这种“双面神”功能的设计可用于加速临床双抗药品的开发，提高肿瘤等相关疾病的治疗效果。对于Janus粒子的生物学效应及毒性的研究将作为生物医药研究中的重大创新，极大拓展了“一体双药”在临床疾病治疗中的应用前景。为方便大家进行相关内容的学习，EFL整理了代表综述/研究论文（3篇）及2022年来最新研究进展（10篇），供大家参考。一、代表综述/研究论文回顾1.

合成生物学打破了非生命化学物质和生命物质之间的界限，为新型材料的开发提供了新的技术。同时，对软凝聚态物质、聚合物和生物材料的研究为合成生物学领域的拓展提供了新的途径。这种令人兴奋的应用前景对解决医学、生物技术和可持续性发展领域的挑战具有重大意义。尽管在合成生物学和生物材料之间存在着潜在的变革性影响，但到目前为止，这两个领域的发展基本上是分开的。鉴于此，来自美国加州斯坦福大学的Ovijit