用于动态组织工程的光软化大孔水凝胶

随着人们不断推动构建可及的台式模型以捕捉生物学事件，许多研究者开始采用水凝胶平台用于离体三维组织工程。重现细胞在体内所经历的动态力学环境，需要具有动态性的水凝胶支架，并且其力学性质能够以时空精确的方式进行重编程。在此，我们描述了一种化学组成简洁的水凝胶平台，该平台通过一种基于钌的可光裂解交联剂实现可见光诱导的光软化；该体系利用了RuTetrazine交联剂与降冰片烯修饰透明质酸（NorHA）之间的四嗪-降冰片烯逆电子需求狄尔斯-阿尔德（iEDDA）点击化学。该反应过程中产生的氮气被重新利用为内源性致孔剂，在凝胶化过程中直接成核形成大孔（55至175微米）。初始刚度（1.5至10 kPa）与软化幅度（储能模量下降50%至100%）可通过聚合物和交联剂组成实现彼此独立的调控。我们发现，一旦结合进入网络结构中，RuTetrazine不具有致突变性且无毒性（活细胞比例>80%，IC50 = 0.27 mM）。在一种以携带MMP-RGD的肽进行共交联的细胞指令性网络中，原位光软化后的人间充质基质细胞（hMSCs）（2.27降至0.54 kPa，约76%）相较于刚性对照组，其铺展面积增加约六倍。这项工作展示了一种合成上易于获得的可光裂解交联剂以及一种简单的大孔水凝胶，可用于在三维环境中调控动态力学信号。

随着推动构建可及的台式模型以捕捉生物学事件的发展，许多研究人员正转向水凝胶平台，用于离体三维组织工程。重现细胞在体内经历的动态力学环境，需要其力学性质能够以时空精确方式重新编程的动态水凝胶支架。在此，我们描述了一种化学构成简洁的水凝胶平台，其通过基于钌的光可裂解交联剂实现可见光诱导的光软化；该平台利用了 RuTetrazine 交联剂与降冰片烯修饰透明质酸（NorHA）之间的四嗪-降冰片烯逆电子需求狄尔斯–阿尔德（iEDDA）点击化学。该反应过程中释放的氮气被重新利用为内源性致孔剂，在凝胶化过程中直接成核形成大孔（55 至 175 微米）。初始刚度（1.5 至 10 kPa）和软化幅度（储能模量降低 50% 至 100%）可通过聚合物和交联剂组成进行独立调控。我们发现，一旦结合进入网络中，RuTetrazine 不具有致突变性且无毒（活细胞比例 >80%；IC50 = 0.27 mM）。在人为赋予细胞指令性的网络中，该网络通过含 MMP-RGD 的肽进行共交联；在原位光软化后（2.27 降至 0.54 kPa，约 76%），人间充质基质细胞（hMSCs）的铺展面积相较于刚性对照组增加约六倍。该研究展示了一种合成上易于获得的光可裂解交联剂，以及一种简单的大孔水凝胶，可用于在三维环境中调控动态力学信号。

作者声明不存在任何竞争性利益。

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📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.13.737088v1?rss=1

🏷️ 动态组织工程 大孔水凝胶 光软化 可见光响应交联 透明质酸 间充质基质细胞