一个复杂与精简结合的神奇产物：新型水凝胶改善皮肤再生问题 -e科网

这种新的水凝胶是圆球状，依附在其他物质表面，形成渗透结构。（来源：UCLA）

水凝胶

水凝胶是是一种在高分子材料缝隙间存在大量水的果冻状物质，由于水凝胶因具有内部三维结构和独特的亲水性,并且生物相容性和降解性良好,因此有望作为组织工程修复支架广泛应用于组织修复。

皮肤再生

医生碰到难以愈合的皮肤创伤时，经常会使用水性敷料即水凝胶来进行治疗。这些水凝胶能够很好保护皮肤，并保持肌肤的水分，进而促进皮肤再生。但当受伤皮肤面积很大，或者由于皮肤缺乏流动性等问题出现时，伤口的治愈会变得非常困难。

加利福尼亚大学洛杉矶分校(UCLA)的一个研究小组使用新型材料来改进治愈过程，创造了一种更有效的再生方法，利用多孔支架让皮肤更加有效的再生。

为了优化皮肤再生效果，由美国国立卫生研究院（NIH）资助成立的UCLA研究小组研制了一种包含微孔退火颗粒（MPAs）的新型水凝胶，这种水凝胶为圆球形状，吸附在其他物质表面，形成渗透结构。当创伤处使用这种水凝胶时，这些微孔颗粒（MPAs）在皮肤表面形成多孔支架，诱导新细胞在此生长，随后形成皮肤和血管。

这种支架结构并并非首次提出，在此之前，也有一些研究团队做过相关研究，但UCLA研究小组研制的这种支架结构在伤口形状的适应能力更加优良，微孔颗粒进入伤口并与之结合，形成支架结构。

为了让伤口能够有效愈合，所用材料需要适时降解，如果降解的太快，则不能为新的组织提供足够的支撑作用，如果降解的太慢，则会留下疤痕。而这种新研制的水凝胶在降解方面的性能尤为突出，其物理、化学性质使其在不同伤口使用时有着与之相协调的降解速率。

研究人员不仅对相关理论进行研究，还做了大量的测试以证明其有效性。观察表明，最初，在与人体干细胞一起使用时，材料在短短两天之内就形成了一个多孔支架，皮肤生长时间超过了一周。随后，研究人员开始测试MPA水凝胶对实验室小白鼠伤口的效果，发现五天内，40%的伤口愈合。相比之下，另外一组使用无孔水凝胶的小白鼠的伤口没有愈合。七天的测试结果也类似，使用多孔结构水凝胶的有40%的伤口愈合，没有使用水凝胶的有20%的伤口愈合，而使用无孔水凝胶的伤口均没有愈合。

“这种新材料为组织形成提供了支撑作用，当新的皮肤生成时便逐渐降解，”美国国立卫生研究院（NIH）的该研究项目负责人Rosemarie Hunziker说，“这是一个复杂与精简结合的神奇产物，它为那些与伤口斗争的患者带来了真正的希望。”

相关研究报道：高强度水凝胶制造人造软骨和人造眼球

在2014年，东京大学的研究小组在一期的美国《科学》杂志上报告说，他们开发出了一种即使在水中也不会膨胀和变形的高强度水凝胶，今后有望用于制造人造软骨和人造眼球等。

研究小组向有规则网眼结构的高强度水凝胶中添加了一种特殊的高分子，制成一种在达到人体温度的水中也不会膨胀的透明度极高的水凝胶，其含水率高达９０％。这种水凝胶制作简单，延展性强，即使在水中浸泡一个月后形状和强度也不会改变。

此外，这种水凝胶的强度也很高，每平方厘米承受６００公斤的重量也不会被压坏，而人体软骨每平方厘米只能承受２００公斤的重量。

研究小组认为，由于这种水凝胶在人体环境内也能保持初期的形状和高强度，所以有望用于制作人造软骨和人造椎间盘等。研究小组带头人、东京大学研究生院助教酒井崇匡说，在向体内移植诱导多功能干细胞（ｉＰＳ细胞）时，也许还可以将这种水凝胶作为“基座材料”使用，促进细胞分化和形成组织。