ACS Nano：温度诱导纳米结构转变可在水中实现超分子凝胶化

bionanoer

2023-06-09

热凝胶是一种可注射的生物材料，可在体温下发生溶胶到凝胶的转变。然而，大多数传统的物理交联热凝胶的硬度相对较低，这限制了这类材料的生物医学应用，特别是基于干细胞的研究。虽然通过双网络（DN）结构进行化学交联可以增加水凝胶的硬度，但由于分子之间的共价键很强，它们通常缺乏可注射性和热响应性。为了应对这一挑战，台湾国立阳明交通大学开发了一种可制备物理DN超分子水凝胶的温度诱导纳米结构转变（TINT）系统。

本文要点

（1）这些水凝胶具有可注射、热可逆的特性和相对较高的储能模量（G′），从20°C升到37°C（体温）时其储能模量可增加~14倍。

（2）基于芳香肽（Ben-FF）和聚乙二醇（PEG）的共组装，再通过纳米纤维解离途径即可在37°C下形成热凝胶，这与众所周知的胶束聚集或聚合物收缩机制完全不同。具体来说，肽分子与PEG形成螺旋堆积和弱的非共价相互作用，从而形成共组装的亚稳纳米纤维。而热扰动可引发纳米纤维横向离解形成广泛交联的DN纳米结构，并随后发生水凝胶化（ΔG=-13.32kJ/mol）。

（3）TINT水凝胶对人类间充质干细胞无毒，并支持增强细胞粘附，这表明该策略在组织工程和再生医学应用中的潜力。

Rajan Deepan Chakravarthy, et al. Temperature-Induced Nanostructure Transition for Supramolecular Gelation in Water. ACS Nano. 2023

DOI：10.1021/acsnano.3c02753

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c02753