动态酰腙键水凝胶的构建与黏弹性调控

摘要

为模拟细胞外基质的动态黏弹性，开发具有类似生物组织力学性能的人工材料已成为组织工程和再生医学领域的重要研究方向.本文以葡聚糖和聚乙二醇（PEG）为高分子骨架，通过醛基与苯甲酰肼间的动态酰腙键交联，构建了一类具有可调黏弹性的水凝胶体系.为深入理解并调控其力学行为，系统考察了pH值、组分比例、聚乙二醇分子量及固含量等关键参数对凝胶黏弹性的影响.结果表明，在p H=5的酸性条件下凝胶形成速度最快（成胶时间约13 min）；氧化葡聚糖含量的增加有利于提高水凝胶的黏弹性，表现为应力松弛加快[半松弛时间(τ_1/2, s)最低为246 s]、蠕变变形增大；而PEG组分含量的增加则会降低水凝胶的黏弹性；在相同固含量下，PEG分子量的增大也有助于增强水凝胶的黏弹性.得益于动态酰腙键的可逆断裂与重构特性，该水凝胶具备优异的能量耗散能力，在循环加载中表现出稳定的力学响应；同时，这种动态键合机制使其能够在室温下实现高效自愈合，损伤界面在6 h内可完全消失.此外，该凝胶体系还展现出良好的剪切稀化行为与可注射性，可通过细径针头顺畅挤注，为其在微创植入与局部递送等生物医学场景中的应用提供了重要便利.

关键词

动态共价键 / 酰腙键 / 黏弹性 / 自愈合 / 可注射性

基金资助

绍兴市产业关键技术攻关项目(批准号:2025B11021); 上海市科学技术委员会(批准号:21ZR1415500)资助