基于可控水解化学的水凝胶包覆光纤实现深部组织光疗新突破

《Acta Biomaterialia》：Hydrogel-coated optical fiber derived from controllable hydrolysis chemistry for phototherapy in deep tissue

本综述提出了一种基于原位水解策略的水凝胶光纤（ISHOF），通过硅酮交联聚（2-羟乙基丙烯酸酯）基质实现了高相对折射率对比度（Δn=0.131）、低光衰减（0.19 dB/cm）、抗膨胀性（3.2%）与快速制备（2分钟）的统一，其"软鞘-硬核"结构兼具组织匹配模量（17 kPa）与机械强度（380 MPa），为深部组织光动力疗法（PDT）提供了可持续植入平台。

　　

亮点

本研究开发的原位水解水凝胶光纤（ISHOF）整合了二氧化硅光纤的高折射率与水凝胶的生物相容性优势，通过可控水解化学实现核心-鞘层结构的一步快速构建。

材料与化学品

2-羟乙基丙烯酸酯（HEA）、二甲基二氯硅烷（DMS）、三乙胺（TEA）、甲酸（HCOOH）、二氯甲烷（DCM）等试剂均商业采购。所有化学物质均按原样使用，无需进一步纯化。

原位水解水凝胶光纤（ISHOF）原理

为整合高折射率与生物相容性，本研究通过硅酮键对羟乙基丙烯酸酯（HEA）进行疏水化修饰，形成聚（二甲基硅氧烷-共聚-2-羟乙基丙烯酸酯）（PDMHEA）。该聚合物在酸性条件下发生原位水解，硅酮键断裂生成硅醇基团，进而与周围水分子作用形成低折射率水凝胶鞘层，同时保留高折射率聚合物核心，实现自发式核鞘结构构建。

结论

总之，我们基于硅酮键的水解特性开发了原位水解水凝胶光纤（ISHOF）的快速制备策略。该光纤在保持机械稳定性的前提下，具备与生物组织匹配的生物学和力学相容性，可适应复杂应用场景以实现光能的高效传输。基于术后持续光动力疗法（PDT）的动物实验证实了ISHOF在抑制肿瘤复发方面的可行性。

CRediT作者贡献声明

王亚佩：提出并监督项目。刘志鹏：设计实验，完成所有实验并撰写初稿。王振浩：参与实验设计。马安通：参与实验设计。最终版本经所有作者审阅后提交。