模拟自然阶段的组装策略实现了可加工且具有仿生特性的胶原纳米纤维材料

胶原蛋白水凝胶通过分阶段组装策略实现快速注射和非纤维结构向纤维结构的动态重构，其光交联阶段形成可注射凝胶，生理条件下自组装为具有抗氧化能力的纤维支架，促进糖尿病伤口愈合。

　　

摘要

基于胶原蛋白的水凝胶由于其固有的生物活性和生物相容性，成为再生医学中具有前景的支架材料。然而，其临床应用受到可注射性和纤维结构精确度之间的权衡的限制。本文介绍了一种动态胶原蛋白水凝胶，该水凝胶通过模拟多阶段组装策略，将快速的原位交联与随后的纤维化过程分离开来。首先，甲基丙烯酸化胶原蛋白（ColMA）与二硫苏糖醇（DTT）在可见光诱导的硫醇-烯反应下发生交联，几秒钟内形成无定形凝胶（阶段Ⅰ）。在生理条件下孵育后，该系统自发重构为具有可调力学性能和氧化还原活性的纤维状基质（阶段Ⅱ）。形成的胶原纳米纤维再现了细胞外基质的特性，支持细胞粘附和有序迁移，而DTT衍生的硫醇基团则具有清除活性氧（ROS）的能力。在糖尿病伤口模型中，这种纤维化水凝胶显著促进了伤口闭合和上皮再生，表现优于非纤维化或非抗氧化对照组。组织学和转录组分析证实了M2型巨噬细胞的极化增强、整合素β1介导的细胞粘附以及氧化还原响应性和细胞-基质相互作用途径的激活。本研究提供了一种多功能的可注射胶原蛋白平台，它结合了结构仿生、动态重塑和氧化还原调控功能，展现出在慢性伤口修复和更广泛的生物响应性支架设计方面的巨大潜力。

图形摘要