近日，燕山大学环境与化学工程学院焦体峰教授课题组与中国科学院过程工程研究所闫学海研究员课题组合作在材料科学顶级期刊《先进材料》(Advanced Materials)发表了关于纳米金颗粒-胶原蛋白复合水凝胶的重要成果。(An Injectable Self-Assembling Collagen-GoldHybrid Hydrogel for Combinatorial Antitumor Photothermal/Photodynamic Therapy.Advanced Materials, 2016, 28(19), 3669-3676.)

胶原蛋白-纳米金水凝胶照片及微纳米形貌

水凝胶注射给药肿瘤治疗效果

（环境与化学工程学院 供图）

目前，生物医学领域的理想水凝胶应在一定的压力下表现出良好的滞留粘性（即剪切变稀性），以及在注射后迅速恢复原始凝胶态（即自愈性）。广泛的策略为利用戊二醛、己二异氰酸酯、叠氮磷酸二苯酯等交联剂与胶原蛋白进行交联，从而增加自组装形成的胶原蛋白水凝胶的机械性能。但是，交联剂的引入将会导致交联的不可逆转（影响剪切变稀性能），不可避免的引入有毒物质，从而限制其作为可注射材料在组织工程及药物递送方面的应用。为解决上述问题，在这篇题为“AnInjectable Self-Assembling Collagen-Gold Hybrid Hydrogel for CombinatorialAntitumor Photothermal/Photodynamic Therapy”的研究论文中，基于生物分子自组装成功构建了可原位矿化形成纳米金颗粒的具有可注射、可自愈性能的胶原蛋白水凝胶。组装过程主要与带正电荷的胶原蛋白分子链与带负电荷的无机阴离子团簇静电相互作用相关。原位矿化形成的金纳米颗粒被证实了具有调控胶原蛋白水凝胶机械性能的作用，纳米金颗粒与胶原凝胶体系之间弱的作用力赋予了水凝胶剪切变稀及自愈性能（图1）。这种基于胶原蛋白形成水凝胶的策略可适用于构建各种功能性的水凝胶，诸如壳聚糖、蚕丝蛋白、弹性蛋白和明胶等生物高分子均能够与离子团簇通过静电相互作用自组装形成水凝胶。这种生物相容性良好的胶原蛋白水凝胶可作为一种新颖的工具用于药物保留及药物持续释放。它具有诸多优点，如降低药物使用量、降低药物毒性、提高生物利用度等。给予一定的剪切作用力，水凝胶流动可注射，原位注射在肿瘤病灶部位后，依靠水凝胶的自愈特性，可将药物原位保留在肿瘤部位并可达到长时间的缓慢释放，他们证实，在利用此凝胶材料进行肿瘤治疗过程中，120 h后，药物仍然能够在肿瘤部位富集（图2）。通过自组装方法开发的可注射、可自愈型胶原蛋白水凝胶为药物输送和组织工程等生物医学应用领域，提供了新的替代运载工具，具有良好的发展机遇和广泛的前景。

《AdvancedMaterials》是材料科学领域顶级杂志之一，收录材料研究领域最前沿的高端论文，其收录文章引用率一直高居材料科学领域前列，SCI影响因子17.493。该论文的第一作者是燕山大学博士研究生邢蕊蕊，焦体峰教授、闫学海研究员、邹千里副研究员为共同通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金、河北省自然科学基金、河北省首批青年拔尖人才支持计划等项目的支持。