多巴胺功能化硫酸软骨素/明胶复合水凝胶促进创伤修复与骨再生的协同效应研究

针对严重创伤导致的皮肤损伤和骨缺损难题，浙江大学团队开发了由甲基丙烯酸缩水甘油酯修饰明胶(Gel-Gym)与多巴胺功能化硫酸软骨素(HS-Dopa)构成的双网络复合水凝胶(Gel-Gym/HS-Dopa)。该材料兼具组织粘附性、自修复、生物降解和抗炎特性，动物实验证实其显著促进大鼠皮肤创面愈合和骨缺损重建，为深部创伤治疗提供了可注射降解的新型生物支架方案。

　　

严重创伤常导致皮肤与骨骼的复合损伤，传统金属支架存在二次手术风险，而软骨组织因缺乏血管再生能力极差。全球约3亿人受骨关节炎困扰，现有软骨移植术易形成力学性能差的纤维软骨。水凝胶因其类细胞外基质(ECM)特性成为研究热点，但现有材料面临降解性差（如Han团队开发的PDA/CS/PAM体系）或湿粘附弱（如Zhou团队的双网络水凝胶）等瓶颈。

浙江大学团队受天然关节软骨启发，通过甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)修饰明胶引入光交联双键(Gel-Gym)，配合高碘酸钠氧化的硫酸软骨素(HS-CHO)与多巴胺偶联(HS-Dopa)，构建出可注射光固化双网络水凝胶。研究采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(¹H NMR)证实合成产物，通过流变学测试评估凝胶时间（Gel-Gym-6组仅需18秒），发现高取代度样品具有更低的溶胀率（37℃时平衡溶胀率约300%）和更高压缩模量（最高达0.45 MPa）。

材料表征显示：HS-Dopa的邻苯二酚基团使水凝胶对猪皮粘附强度达12.5 kPa，优于商业纤维蛋白胶；自修复实验表明切断的凝胶在37℃下2小时可恢复90%原始强度；体外降解实验显示21天质量保留率约60%。

动物实验证实：大鼠全层皮肤缺损模型中，Gel-Gym/HS-Dopa组14天创面收缩率较对照组提高40%，CD68⁺巨噬细胞浸润减少；兔桡骨缺损模型Micro-CT显示，植入8周后新骨体积分数(BV/TV)提升2.3倍，组织学可见明显软骨内成骨过程。

该研究创新性地将多巴胺的粘附特性与硫酸软骨素的软骨修复功能相结合，通过可控光交联实现精准原位成型。其意义在于：① 避免二次手术的完全可降解设计；② 注射成型适应复杂创面；③ 双网络结构模拟天然软骨力学性能。论文发表于《Carbohydrate Polymers》，为创伤修复材料开发提供了新思路，未来可通过加载生长因子进一步优化再生效果。