人体肌腱和韧带等组织具有各向异性的微观结构，这赋予了它们优异的机械性能和特定的生物功能。然而，肌腱损伤是一种常见的肌肉疾病，愈合能力极差。随着水凝胶材料在医学领域上的快速发展，它们有望作为可植入人工肌腱，但目前水凝胶在人工肌腱方面的应用仍存在明显的缺点：缺乏类肌腱的各向异性结构，匹配的含水量，较高的机械强度，良好的生物相容性，在生理条件下性能稳定等。此外，赋予可植入水凝胶实时监测关节运动和植入物状况的能力对于康复过程的精确评估是极其重要的。然而，同时实现所有这些特性是具有挑战性的。

  基于此，燕山大学焦体峰教授课题组秦志辉副教授与UCLA贺曦敏教授合作报道了一种具有各向异性、高强度、高韧性和导电性的水凝胶，并且该水凝胶具有优异的抗溶胀性能和生物相容性，并证明了其作为多功能可植入人工肌腱的巨大潜力。在该体系中，作者选择聚乙烯醇（PVA）和纤维素纳米纤维（CNF）分别作为生物相容性聚合物基质和纳米纤维增强填料，选择聚（3，4-乙烯二氧噻吩）：聚（苯乙烯磺酸）（PEDOT:PSS）作为导电组分。通过耦合干燥诱导的强化机制和预拉伸调节的有序排列，形成了具有分层各向异性结构的致密且稳定的聚合物网络。其水凝胶网络中的相互作用包括结晶域和PVA、CNF和PEDOT:PSS链之间的氢键。这些相互作用极大地提高了所得PCPP-D&S水凝胶的机械性能和抗溶胀能力。所得到的各向异性导电水凝胶不仅具有与人体肌腱相匹配的含水量 （72.5 wt.%），而且在水合后表现出了非常优异的抗溶胀能力 （< 3%）、拉伸强度 （3.71 MPa)）和韧性 （9.86 MJ/m³）。体内/外试验证明了其具有良好的生物相容性和显著的蛋白抗性。基于其可靠的水下应变传感特性，水凝胶可以作为智能人工肌腱，在体外模型中恢复并实时监控关节运动。进一步，肌腱缺损的大鼠模型在植入水凝胶作为肌腱替代物后表现出运动功能的有效恢复。

图2 PCPP-D&S水凝胶的机械、结构和抗溶胀性能

图3 力学性能增强的各向异性PCPP-SD&S水凝胶的构建及性能

  原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202309500