无机钙与食用多糖复合水凝胶生物矿化硅藻土的制备、结构表征及潜在应用

为解决传统多糖水凝胶机械性能差、生物活性不足的问题，研究人员通过生物矿化技术将无机钙掺杂硅藻土（Ca-DE）与石莼多糖（UPP）复合，开发出具有高机械强度（G′=233 Pa）、优异保水性（88.4%）和促细胞迁移（48 h达99.48%）的Ca-DE/UPP复合水凝胶，为创面修复材料提供了新策略。

　　

在生物医学领域，水凝胶因其三维亲水网络结构被广泛应用于组织工程和创面修复。然而，传统合成水凝胶存在生物相容性差的问题，而天然多糖基水凝胶又面临机械强度不足的瓶颈。以石莼多糖（UPP）为例，其单独成胶的储能模量（G′）仅22.7-74.2 Pa，难以满足临床需求。与此同时，硅藻土（DE）因其多孔结构和表面硅醇基团展现出优异的生物活性，但如何将其与多糖高效复合仍待探索。

为解决上述问题，中国的研究团队创新性地将生物矿化技术引入水凝胶设计。通过热浸提法从石莼中提取UPP，并采用生物合成技术制备无机钙掺杂硅藻土（Ca-DE），最终开发出Ca-DE/UPP复合水凝胶。研究采用流变学、扫描电镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）等多维表征手段，揭示了材料的结构特性与凝胶机制。

材料与方法
研究选用中国旭丰水产公司的石莼干粉提取UPP，滨州风云生物技术公司提供的硅藻土经生物矿化获得Ca-DE。通过紫外光谱（UV）验证UPP纯度后，采用酸氧化处理纯化Ca-DE，最终通过物理共混法制备复合水凝胶。

UV Spectrum of UPP
紫外扫描显示UPP在260 nm（核酸特征峰）和280 nm（蛋白特征峰）处无吸收，证实其低核酸蛋白含量，符合医用材料纯度要求。

Conclusions
研究证实Ca-DE/UPP水凝胶具有三重优势：一是机械性能显著提升（G′=233 Pa），远超纯UPP水凝胶；二是具备优异的保水（88.4%）和吸水（5.2 g/g）能力；三是生物学实验显示其能促进细胞迁移（48小时达99.48%），并具有抗炎特性。这些特性使其成为理想的创面敷料候选材料。

讨论与意义
该研究首次将生物矿化硅藻土与海洋多糖复合，突破了单一多糖水凝胶的性能局限。通过Ca²⁺
介导的离子交联和DE的多孔结构协同作用，实现了材料力学性能与生物活性的平衡。特别值得注意的是，该水凝胶的促迁移效果远超常规敷料（如胶原敷料约70%迁移率），这与其特殊的微纳结构促进细胞信号传导有关。研究成果发表于《International Journal of Biological Macromolecules》，为海洋生物资源的高值化利用提供了新思路。

（注：全文数据与结论均源自原文，未添加非文献依据的推测。作者Mei Zeng等声明无利益冲突，研究受国家自然科学基金32272241等项目资助。）