通过动态共价组装制备可用于软组织工程的3D可打印类胶原蛋白水凝胶

《Journal of Materials Chemistry B》：3D printable collagen-like protein hydrogels via dynamic covalent assembly for soft tissue engineering

1. 本研究设计了一种新型3D胶原蛋白样蛋白/醛基化右旋糖（CLP–AD）水凝胶，通过醛基与氨基的Schiff碱反应实现温和交联，适用于生物打印。其具有自愈特性、降解可控且细胞相容性良好，人内皮细胞共培养显示高存活率和迁移率，右旋糖替代动物胶原蛋白降低批次差异风险，为软组织修复提供新材料。

　　

本研究介绍了一种新型的3D类胶原蛋白蛋白/醛基功能化右旋糖酐（CLP–AD）水凝胶，专为组织工程设计。该水凝胶在生理条件下制备而成，无需使用强效交联剂或外部触发因素，其形成过程依赖于氧化右旋糖酐的醛基与重组类胶原蛋白的氨基之间的席夫碱反应。这种动态共价键合使得水凝胶能够从液态转变为固态，非常适合用于3D生物打印。全面的性能测试证实了其良好的凝胶化特性、膨胀性、降解性能以及细胞相容性。流变学分析显示该水凝胶具有粘弹性和自修复能力，使其适用于动态组织环境。与人类内皮细胞的共培养实验表明，细胞存活率和迁移能力均较高，与胶原水凝胶（RC-AD）相当。作为脐带来源间充质干细胞（UC-hMSCs）的细胞粘附基底时，与较硬的组织培养聚苯乙烯（TCPS）基底相比，CLP–AD基底上的细胞扩散较少，局部粘附现象也较少（通过免疫染色观察到）。使用UC-hMSCs进行的细胞封装实验显示，细胞在3D基质中的存活率较高，进一步证明了该水凝胶适用于细胞负载的生物打印应用。这些结果表明，CLP–AD水凝胶具有适合软组织工程的形态特性。与动物来源的胶原蛋白相比，CLP–AD克服了疾病传播风险和批次间差异等问题。总体而言，本研究提出了一种简便的方法来制备可调性和可3D打印的水凝胶，强调了其在软组织修复和再生材料开发方面的潜力。