在生物医学领域，水凝胶材料因其优异的生物相容性和可塑性而备受关注。然而，传统水凝胶在实际应用中面临着诸多挑战，例如容易吸附油脂以及血液成分，导致其在植入体内后可能引发血栓等问题。华东师范大学的张利东教授和周立旻教授研究团队受自然微生物矿化现象启发，成功开发出一种具有超疏油性能的生物可降解水凝胶中空管，这项创新为医疗器械领域带来了新的可能性，或将促进行业的技术进步。该工作以题为“Mimicking natural biomineralization enabling biodegradable and highly lipophobic alginate hydrogels”的论文发表在《Carbohydrate Polymers 357 (2025) 123438》。文章的共同第一作者为华东师范大学的博士研究生黄晓文（现为上海交通大学博士后）和华东师范大学博士研究生于文文。

图1 表面疏油性中空水凝胶支架的应用。

模仿自然，解锁微生物矿化奥秘

图2 水凝胶的生物矿化机制。

  研究人员从这一自然现象中获得灵感，巧妙地模仿这一自然现象，利用短小芽孢杆菌（Bacillus pumilus）模拟溶液，诱导海藻酸盐水凝胶表面发生生物矿化反应，成功在其表面构建了一层由碳酸钙纳米颗粒组成的超疏油水合层。这一创新设计使得水凝胶表面的油接触角达到了162°，远高于普通水凝胶材料，实现了油滴在表面的即时滚动，可以有效防止油脂和血液成分的附着。

生物可降解性，安全无忧

图3 SA@Ca²⁺@STB 生物矿化水凝胶管的体内测试。

医疗应用前景广阔

  这种具有超疏油性能的生物可降解水凝胶在医疗器械领域具有巨大的应用潜力。例如，在心血管疾病治疗中，传统的血管支架存在血栓形成的风险，而这种水凝胶管可以作为可降解的血管支架，其超疏油表面能够有效防止血栓的附着，同时在完成血管修复任务后自然降解，避免了二次手术的风险。此外，该水凝胶还可用于制造可吸收的导管等医疗器械，为患者提供更加安全、有效的治疗选择。

  这一创新成果不仅在材料科学领域取得了重要突破，更为生物医学工程带来了新的发展方向。这种模仿自然生物的原位矿化的方法能够实现对矿化层厚度的控制，为设计有机-无机杂化结构提供了新方法，为功能化矿物的加载提供了全新的视角。该方法可以在常温常压条件下进行，避免了对热敏物质（如蛋白质）的破坏，使其可以适用于具有复合活性成分的药物递送聚合物。此外，短小芽孢杆菌作为一种非致病性细菌，可以进一步通过其在材料内分泌的胞外多糖或信号分子来促进细胞对材料的粘附或调节免疫反应。