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为解决含二硫键水凝胶网络稳定性差、溶胀过度问题，研究人员以硫醇 - 烯光交联构建 PVA-NB / 明胶半互穿网络（semi-IPN）及 PVA-NB/Gel-NB 杂化凝胶，结合双光子微图案化技术，实现可控降解与结构稳定，为生物医学应用提供新策略。
在生物医学材料领域，光响应水凝胶因可通过光照精准调控材料理化性质而备受关注。含二硫键的光响应水凝胶虽能通过光生成自由基实现选择性断裂，但其面临网络稳定性差、硫醇 - 二硫键复分解反应导致过度溶胀等问题，限制了在微流控芯片等对几何结构要求高的场景应用。为此，维也纳工业大学（TU Wien）的研究团队开展了相关研究，旨在通过网络稳定化策略提升含二硫键水凝胶的性能，并探索其双光子微图案化应用。研究成果发表于《Biomacromolecules》，为光响应水凝胶的优化提供了新方向。
研究人员主要采用以下关键技术方法：
- 光流变分析：原位监测水凝胶网络形成过程中储能模量（G′）变化，优化光引发剂浓度等参数。
- 溶胀实验：通过测量溶胀前后质量计算质量溶胀比（MSR），评估水凝胶的溶胀性能。
- 体外降解实验：在生理条件（37℃，pH 7.4）下监测水凝胶质量损失，分析其长期稳定性。
- 双光子微图案化：利用飞秒脉冲激光和双光子吸收光敏剂 P2CK，实现水凝胶局部二硫键断裂及微通道构建。
研究结果
光聚合大分子与交联剂设计
合成了降冰片烯修饰的聚乙烯醇（PVA-NB，取代度 8%）和明胶（Gel-NB，取代度 0.217 mmol/g），并通过硫醇 - 烯光交联与含二硫键的二硫醇交联剂（SS-DT）构建水凝胶网络。PVA-NB 因高分子量形成刚性网络，引入明胶（物理交联）或 Gel-NB（化学交联）可调节材料软硬组分比例，改善性能。
硫醇 - 烯光聚合优化
通过光流变分析发现，高浓度光引发剂（17 mM Li-TPO）虽加速交联，但过量自由基会导致网络降解；低浓度（0.6 mM）时交联占优且避免降解，确定该浓度为最佳条件。
半互穿网络（semi-IPN）制备与表征
将未修饰明胶与 PVA-NB/SS-DT 混合形成 semi-IPN，光流变显示其储能模量随 PVA-NB 含量增加（5-10 wt%）从 5.0 kPa 升至 7.0 kPa，溶胀比（MSR）较纯 PVA-NB 网络降低约 50%，但体外降解实验表明明胶易在 24 h 内溶出，影响长期稳定性。
杂化凝胶网络稳定化
用 Gel-NB 替代未修饰明胶制备杂化凝胶，化学交联抑制明胶溶出，储能模量更高（5-10 wt% PVA-NB 时 5-16.4 kPa），溶胀比与 semi-IPN 相近，且 90 天降解实验显示其稳定性显著提升，高交联密度样品（10 wt% PVA-NB）残留质量达 5%。
双光子微图案化
在 semi-IPN 和杂化凝胶中加入双光子光敏剂 P2CK，成功构建微通道。杂化凝胶因化学交联明胶避免激光照射时的热诱导堵塞，通道荧光强度更高、稳定性更好，7 天后仍保持清晰结构，证明双光子降解的有效性与材料适用性。
结论与讨论
本研究通过物理（明胶半互穿网络）和化学（Gel-NB 杂化凝胶）交联策略，有效提升含二硫键水凝胶的网络稳定性，降低过度溶胀，结合双光子微图案化技术实现了局部可控降解。研究表明，化学交联的杂化凝胶在长期稳定性和微图案化精度上更具优势，为生物医学领域如药物递送、微流控器件等提供了可精准调控的材料平台。该工作拓展了含二硫键光响应水凝胶的应用场景，其动态响应特性与温和制备条件为智能生物材料设计提供了新思路。
