揭示氧化羧甲基纤维素的分子量在胶原基质多尺度交联中的关键作用

《Biomacromolecules》：Unraveling the Critical Role of Oxidized Carboxymethyl Cellulose’s Molecular Weight in the Multiscale Cross-Linking of Collagen Matrix

跨链接接剂优化胶原蛋白基质多尺度结构研究。通过比较不同分子量氧化羧甲基纤维素（OCMC）的渗透性和交联效率，发现MW 9.53×103 g/mol的OCMC-5最优。实时SAXS证实OCMC与胶原蛋白在碱化阶段形成羰基胺中间体，加热脱水生成稳定席夫碱交联物，使基质纤维直径增大142.13 nm，孔隙率提升至70.72%，同时纤维直径周期D减小至65.62 nm。

　　

尽管过碘酸盐氧化的多糖是有效的胶原基质（CM）交联剂，但在交联过程中胶原基质发生的多尺度结构变化仍不清楚。本研究探讨了不同分子量的氧化羧甲基纤维素（OCMC）在胶原基质中的传质和交联行为。分子量约为9.53 × 10³ g/mol的OCMC-5表现出最佳的渗透性和交联效率，优于其他分子量的OCMC。交联后的OCMC-5胶原基质具有更高的稳定性，表现为纤维D周期缩短（65.62 nm）、纤维直径增大（142.13 nm）以及孔隙率提高（70.72%）。实时原位SAXS分析揭示了微观层面的交联机制：在碱化过程中，OCMC与胶原蛋白之间发生了分子间的交联，并形成了碳醇胺中间体，从而导致纤维压缩。随后加热使这些中间体脱水形成稳定的席夫碱交联结构，最终提高了胶原基生物材料的稳定性和孔隙率。这些发现为理解交联机制及优化胶原基生物材料提供了理论基础。