编辑推荐：
在 3D 打印水凝胶领域，为解决颗粒水凝胶在水介质中打印后完整性不足的问题，研究人员开展了将颗粒水凝胶的屈服应力特性与聚电解质复合物（PECs）结合的研究，制备出 HAMA-CHIMA 杂化微凝胶，其可通过盐浓度调控性能，为动态 3D 水凝胶构建体设计提供新策略。
在生物制造与组织工程领域，3D 打印水凝胶因其可定制化构建仿生结构而备受关注。然而，传统颗粒水凝胶虽具备良好的打印流动性（得益于内在屈服应力特性），却在水介质中缺乏足够的结构完整性，限制了其在仿生组织构建、药物递送等需要长期稳定存在于生理环境中的应用。如何在保证打印流畅性的同时，赋予水凝胶在水介质中的结构稳定性与动态调控能力，成为该领域亟待突破的关键科学问题。
为攻克这一难题，研究人员聚焦于聚电解质复合物（Polyelectrolyte Complexes, PECs）的独特性质 —— 其可通过静电相互作用实现力学性能与溶胀度的可调性，并将其与颗粒水凝胶的屈服应力行为相结合，开展了新型杂化水凝胶体系的构建研究。
研究团队设计并制备了由透明质酸（Hyaluronic Acid, HA）和壳聚糖（Chitosan, CHI）组成的杂化微凝胶。首先通过甲基丙烯酸酯改性 HA（HAMA）和 CHI（CHIMA），利用紫外光引发的自由基聚合反应，在反相乳液体系中制备出化学共交联的杂化微凝胶。通过调控介质中的氯化钠（NaCl）浓度，屏蔽或激活微凝胶内外的静电相互作用，从而实现对水凝胶刚度、堆积密度和尺寸的动态调控。相关研究成果发表在《Biomacromolecules》。
研究中采用的关键技术方法包括：
- 微凝胶合成技术：通过反相乳液法结合紫外光交联，制备 HAMA-CHIMA 杂化微凝胶，利用高盐浓度（1.5 M NaCl）抑制静电复合，确保微凝胶制备过程的稳定性。
- 流变学表征：使用旋转流变仪（如 Anton Paar MCR302）测定水凝胶的储能模量（G’）、损耗模量（G''）和屈服应力（σY），评估其流变性能与打印适应性。
- 3D 打印与结构完整性测试：利用 GeSiM BioScaffolder 5.3 进行挤出式打印，通过打印指数（Pr）评估打印精度，并通过不同盐浓度溶液中的浸泡实验，验证水凝胶结构的稳定性。
结果与讨论
HAMA-CHIMA 杂化微凝胶的合成与表征
通过紫外光交联成功制备了 HAMA-CHIMA 杂化微凝胶，共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）证实两种聚合物在微凝胶内均匀分布，无相分离现象。当 NaCl 浓度从 1.5 M 降至 0.15 M 时，微凝胶平均直径从 34 μm 收缩至 22 μm，表明静电相互作用增强导致微凝胶内部结构致密化。
颗粒水凝胶的流变性能与微观结构
流变学结果显示，随着 NaCl 浓度降低，颗粒水凝胶的储能模量（G’）从 3 kPa（1.5 M）显著提升至 20 kPa（0.15 M），屈服应力（σY）从约 800 Pa 增至 2400 Pa，反映出静电复合作用增强了颗粒间的相互作用。CLSM 图像分析表明，0.15 M NaCl 条件下微凝胶堆积密度从 87.8% 提升至 95.2%，进一步证实了结构致密化。
3D 打印性能与水介质中的结构完整性
在 1.5 M NaCl 条件下制备的颗粒水凝胶可成功打印出多层网格结构，打印指数（Pr）高于 0.97，显示出良好的打印精度。当打印后的支架浸入 0.15 M NaCl 溶液中时，因静电相互作用激活，支架发生约 30% 的体积收缩，但结构完整性显著增强，即使在温和搅拌下仍保持稳定，无需额外后交联处理。
结论与意义
该研究通过将颗粒水凝胶的屈服应力特性与聚电解质复合物的静电响应性相结合，开发出一种盐响应型杂化水凝胶体系。其核心创新在于利用盐浓度调控微凝胶内外的静电相互作用，同步实现打印流动性与水介质中结构稳定性的平衡，并赋予材料动态收缩行为。这种自稳定机制无需依赖外部化学交联剂，为 3D 打印水凝胶在组织工程中的应用提供了新范式。特别是在模拟肌肉组织的力学适应性方面，该水凝胶的动态收缩能力有望促进细胞生长与排列，为构建具有生物力学功能的仿生组织提供了关键材料基础。此外，该策略为设计智能响应型生物材料提供了通用思路，可拓展至药物控释、柔性机器人等多个前沿领域。
