胰岛封装移植在恢复1型糖尿病患者内源性胰岛素产生方面具有临床应用潜力。近年来，将细胞与水凝胶前体溶液混合并交联的“一步法”封装策略备受关注。但这种方法通常依赖于自由基聚合，不可避免地会产生活性自由基对胰岛细胞造成不可逆损伤。此外，两性离子水凝胶虽具有出色的生物防污性能，但其强水合作用会削弱聚合物链间相互作用发生不可控的溶胀，这种溶胀带来的机械应力会严重损害封装胰岛的存活和分泌功能。

图1 用于胰岛免疫隔离封装的PCBOAA-PNAGA两性离子水凝胶的设计与功能

  为此，天津大学材料科学与工程学院杨建海教授和刘文广教授团队开发了一种兼具减弱自由基损伤的可回收且抗溶胀的两性离子水凝胶（PCBOAA-PNAGA）用于长效胰岛封装（图1）。该研究采用两性离子大分子单体替代传统小分子单体，实现了8秒超快光固化，大幅减少凝胶化过程中的自由基生成；同时，通过共聚引入氢键单体强化聚合物网络结构，有效解决两性离子水凝胶过度溶胀的技术难题。该水凝胶为胰岛细胞提供了理想的存活微环境与免疫保护，在STZ诱导的糖尿病小鼠模型中实现了长达3个月的稳定血糖逆转，并且长效植入后的水凝胶仍能保持结构完整并被安全回收。

  2026年7月3日，该工作以“A Retrievable and Non-Swelling Zwitterionic Hydrogel With Attenuated Free Radical Damage for Long-Term Immunoprotective Islet Encapsulation”为题发表在《Advanced Functional Materials》上，天津大学博士研究生陈丹阳为论文第一作者，杨建海教授和刘文广教授为共同通讯作者。

图2 PCBOAA-PNAGA水凝胶的设计及其细胞封装性能评估

  为降低自由基诱导的细胞损伤，研究首先构建了可快速成胶的PCBOAA大分子两性离子体系。如图2所示，PCBOAA在较低固含量下即可在405 nm蓝光照射8 s内快速形成稳定水凝胶，且细胞活性几乎不受影响。相比之下，传统小分子体系在相同条件下无法有效成胶，必须提高至60 wt%固含量并延长光照至120 s才能形成水凝胶，随后有明显的溶胀行为，并导致大部分细胞失活。上述结果表明，小分子体系不仅需要更苛刻的成胶条件，还会因长时间光照和更多的自由基暴露显著损伤细胞；而PCBOAA通过大分子预构建策略显著缩短光照时间和降低自由基生成，从而实现温和、快速的封装。

图3 PCBOAA₈-PNAGA₁水凝胶的生物防污性能

  减少异物反应对于胰岛长期封装至关重要，因为移植物可诱发局部炎症级联反应并进一步导致纤维化包裹，从而阻碍氧气与营养物质交换，最终削弱胰岛的长期存活与功能维持。如图3所示，PCBOAA-PNAGA两性离子水凝胶通过正负电荷基团构建稳定的离子溶剂化水合层，该水合层可以有效屏蔽非特异性蛋白吸附并抑制细胞的黏附。体外实验进一步验证了其优异的抗污性能，无论是蛋白吸附还是细胞黏附，PCBOAA₈-PNAGA₁水凝胶表面均显著降低。在体内皮下植入实验中，相较于对照材料PHEMA，PCBOAA-PNAGA在3个月观察周期内均仅表现出极少炎症细胞浸润，同时马松染色显示其周围纤维囊形成明显减轻。

图4 PCBOAA₈-PNAGA₁水凝胶包封大鼠胰岛纠正STZ诱导的小鼠糖尿病

  在STZ诱导1型糖尿病小鼠模型中，如图4所示，PCBOAA₈-PNAGA₁水凝胶封装胰岛后可使小鼠血糖迅速恢复并稳定维持在正常范围3个月。在第60或90天取出植入物后，血糖立即回升至高血糖状态，证明该系统对体内血糖稳态的维持作用。移植组小鼠IPGTT葡萄糖清除能力显著改善并接近健康水平，HbA1c长期指标也恢复至正常范围，且在长期植入后仍能保持完整水凝胶结构与宏观形态。

  综上，该研究构建了一种可回收抗溶胀的PCBOAA-PNAGA两性离子水凝胶，实现了低损伤、高稳定性的胰岛封装。在STZ糖尿病小鼠中，该体系可长期维持血糖稳定并显著改善代谢功能，同时具备良好的抗纤维化能力与体内生物相容性。此外，植入物在体内长期保持结构完整并可安全回收，展示出其在1型糖尿病细胞替代治疗中的潜在转化价值。

  原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.76874