蘇江偉，張 燕，吳萬(wàn)福，李 漫，楊瑩瑩，劉建建，穆淑娥，郭學(xué)平

(華熙生物科技股份有限公司，山東 濟(jì)南 250101)

1 引言

水凝膠有許多獨(dú)特的特性可以應(yīng)用于組織工程領(lǐng)域，如與組織胞外基質(zhì)相似性、可以支持細(xì)胞的增殖和遷移、控制藥物和生長(zhǎng)因子的釋放，對(duì)周圍組織的機(jī)械破壞小[1]。透明質(zhì)酸(Hyaluronic acid，HA)是一種天然粘多糖，因其分子量巨大，表現(xiàn)出獨(dú)特的粘彈性、優(yōu)越的生物學(xué)形容性和可解性，被視作理想的組織工程材料。由于天然HA水凝膠穩(wěn)定性差、對(duì)透明質(zhì)酸酶和自由基敏感、在體內(nèi)保持時(shí)間短、機(jī)械強(qiáng)度差，但通過(guò)對(duì)其進(jìn)行化學(xué)修飾和交聯(lián)，增強(qiáng)了凝膠力學(xué)強(qiáng)度、穩(wěn)定性和抗降解性能，使其在體內(nèi)可以維持更長(zhǎng)時(shí)間，進(jìn)而獲得了一系列新型的具有生物活性和功能性的HA凝膠，擴(kuò)大了其在生物醫(yī)藥和組織工程領(lǐng)域的應(yīng)用。除了在傳統(tǒng)的眼科手術(shù)和關(guān)節(jié)疾病、術(shù)后防粘連、軟組織填充領(lǐng)域的應(yīng)用，近年來(lái)HA凝膠因其特有的粘彈性逐漸應(yīng)用于藥物和蛋白載體系統(tǒng)、細(xì)胞培養(yǎng)支架、術(shù)后創(chuàng)傷愈合等領(lǐng)域[2]。

2 HA的化學(xué)修飾和交聯(lián)位點(diǎn)

通過(guò)多樣的化學(xué)修飾和交聯(lián)反應(yīng)可以改變HA凝膠的物理和化學(xué)性能達(dá)到預(yù)期目的。不同的修飾位點(diǎn)和方式可以得到性能多樣的凝膠。與天然HA凝膠相比，交聯(lián)凝膠衍生物在物理和化學(xué)性能有明顯的提升，但其生物相容性和生物可降解依然沒(méi)變。正是基于這一點(diǎn)，對(duì)HA進(jìn)行修飾的研究越來(lái)越深入，HA鏈上可以被修飾的位點(diǎn)有：羥基、羧基和乙酰氨基[3]，其中羥基和羧基的修飾為當(dāng)下熱點(diǎn)(圖1)。

羥基的修飾主要有四種形式：醚鍵、酯鍵、半縮醛反應(yīng)、氧化反應(yīng)[2]。傳統(tǒng)的交聯(lián)劑有：1,4-丁二醇二縮水甘油醚(BDDE)、二乙烯基砜(DVS)、戊二醛(GTA)等都可以與HA的羥基反應(yīng)。BDDE作為制備HA凝膠最常用的交聯(lián)劑，在堿性條件下環(huán)氧基團(tuán)開(kāi)環(huán)與HA羥基反生反應(yīng)形成醚鍵[4]，此法制備HA凝膠多用于美容填充領(lǐng)域，并且已有許多產(chǎn)品上市，如Restylane、Juvederm、潤(rùn)百顏等，是交聯(lián)HA凝膠應(yīng)用最活躍的領(lǐng)域；DVS作為交聯(lián)劑可以在室溫下進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)形成醚鍵，制備的凝膠大大提高了其在堿性條件下的抗降解能力[5]；GTA在酸性條件下與羥基反應(yīng)生成醚鍵，但酸性條件下的交聯(lián)反應(yīng)并不穩(wěn)定并且凝膠容易水解[6]；辛烯基琥珀酸酐(OSA)在堿性條件下與HA的羥基反應(yīng)形成酯鍵[7]；甲基丙烯酸甲酯在堿性條件下通過(guò)酯化反應(yīng)修飾HA，甲基丙烯酸甲酯接枝到HA主鏈上可進(jìn)行下一步的光交聯(lián)[8]；高碘酸鈉通過(guò)氧化HA的羥基打開(kāi)六元環(huán)形成二醛，這種醛基化的HA可以作為席夫堿反應(yīng)的前體，可進(jìn)行下一步交聯(lián)反應(yīng)[9]。

圖1 透明質(zhì)酸鈉的主要修飾位點(diǎn)

羧基端的修飾反應(yīng)主要是羧基和氨基基團(tuán)反應(yīng)形成酰胺鍵。整個(gè)反應(yīng)一般有兩個(gè)過(guò)程：首先是羧基基團(tuán)的活化，活化劑與羧基基團(tuán)生成一種加成物，隨后氨基基團(tuán)作為親核基團(tuán)攻擊活化加成物形成不含活化劑的交聯(lián)鍵。如己二酸二酰肼(ADH)與經(jīng)碳二亞胺(EDC)活化的HA羧基基團(tuán)反生形成酰胺鍵制備交聯(lián)HA凝膠[3]；呋喃甲胺經(jīng)N-羥基丁二酰亞胺(NHS)活化后與羧基形成酰胺鍵修飾HA[10]。

3 交聯(lián)透明質(zhì)酸凝膠的制備

設(shè)計(jì)一款用于組織工程和生物醫(yī)藥領(lǐng)域的凝膠需要考慮到多方因素，如生物相容性、抗降解性能、機(jī)械性能(硬度)、孔隙率(物質(zhì)滲透和氣體交換)和持水性能等?；谶@些因素的需求，越來(lái)越多的交聯(lián)方式被開(kāi)發(fā)應(yīng)用，如席夫堿反應(yīng)、硫醇修飾HA、狄爾斯-阿德?tīng)柗磻?yīng)、疊氮化物-炔反應(yīng)、酶催化交聯(lián)HA、溫敏型凝膠、光交聯(lián)等，其中席夫堿反應(yīng)、硫醇修飾HA、狄爾斯-阿德?tīng)柗磻?yīng)、疊氮化物-炔反應(yīng)都屬于點(diǎn)擊化學(xué)范疇。

3.1 席夫堿(Schiff-base)反應(yīng)交聯(lián)凝膠

得益于溫和的反應(yīng)條件和較快的反應(yīng)速度，HA通過(guò)席夫堿反應(yīng)制備凝膠的方式逐漸被關(guān)注[11]。席夫堿反應(yīng)一般的反應(yīng)方式是酮基或醛基與胺發(fā)生縮合反應(yīng)，其反應(yīng)溫和且制備的凝膠可以作為蛋白藥物載體和細(xì)胞支架。

Huaping Tan等[12]通過(guò)EDC和HOBt活化后與乙二胺偶聯(lián)得到氨基修飾的HA(HA-NH2)，并且用高碘酸鈉氧化乙二醇與HA反應(yīng)得到醛基修飾的HA(HA-CHO)。HA-NH2和HA-CHO在室溫下發(fā)生席夫堿反應(yīng)進(jìn)行初步交聯(lián)形成凝膠(如圖2)，京尼平與HA-NH2的氨基反應(yīng)進(jìn)行二次交聯(lián)。經(jīng)兩次交聯(lián)后的凝膠生物相容性良好，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)更致密，抗壓能力更強(qiáng)，持水能力沒(méi)有改變，其抗降解能力突出，在透明質(zhì)酸酶的作用下，可以維持4周，該凝膠可以作為注射類支架用于組織工程。Elena Martínez-Sanz等[13]制備了一種載藥凝膠用于骨增長(zhǎng)。HA的羧基經(jīng)EDC、HOBt活化后將3-氨基-1,2-丁二醇接枝于HA羧基端，形成的衍生物又經(jīng)高碘酸鈉氧化形成HA醛基衍生物。該衍生物又與酰肼化的HA在PBS中發(fā)生席夫堿反應(yīng)30 s內(nèi)交聯(lián)形成凝膠，成膠速度非常迅速。同時(shí)該凝膠在PBS中浸泡24 h后仍有260 Pa的彈性模量，說(shuō)明在水中不易分解和分散，這類凝膠作為藥物載體可以延長(zhǎng)藥物半衰期。同樣HA也可與一些多糖類反應(yīng)形成凝膠。Takuro Hozumi等[14]將碳酰肼修飾的明膠與醛基修飾的HA通過(guò)席夫堿反應(yīng)制備凝膠，比較了碳酰肼修飾的明膠與單醛基修飾的HA(Gel-CDH/HA-mCHO)、明膠與雙醛基修飾的HA(gelatin/HA-dCHO)、己二酸二酰肼修飾的明膠與雙醛基修飾的HA(Gel-ADH/HA-mCHO)、碳酰肼修飾的明膠與雙醛基修飾的HA(Gel-ADH/HA-dCHO)抗降解性能，發(fā)現(xiàn)Gel-CDH/HA-mCHO抗降解性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其他凝膠，而并非交聯(lián)度最大的Gel-ADH/HA-dCHO，可能是由于雙醛基是六元環(huán)氧開(kāi)環(huán)形成的，酸性條件下更容易發(fā)生半縮醛水解，生理?xiàng)l件下也容易發(fā)生β消除進(jìn)而導(dǎo)致糖鏈斷裂。該凝膠中有15-50 μm的小孔可以有效提高細(xì)胞的增殖效率，增強(qiáng)細(xì)胞的適應(yīng)性，適合作為細(xì)胞支架誘導(dǎo)細(xì)胞生長(zhǎng)。

席夫堿系統(tǒng)可以完全避免額外有毒交聯(lián)劑和引起組織不良反應(yīng)的觸發(fā)劑的加入。雖然該系統(tǒng)的易用性可以有效轉(zhuǎn)到臨床產(chǎn)品中但其凝膠的pH敏感性限制了它的應(yīng)用[15]。席夫堿反應(yīng)形成的亞胺基團(tuán)在酸性條件下容易被水解，所以不能被應(yīng)用于對(duì)凝膠穩(wěn)定性要求較高的產(chǎn)品中[16]。

圖2 Huaping Tan等運(yùn)用席夫堿反應(yīng)制備交聯(lián)凝膠

Fig.2 Synthesis of crosslinking HA-gels vis Schiff base reaction by Huaping Tan

3.2 硫醇修飾的HA凝膠

在氧化狀態(tài)下，一些硫醇化的聚合物在聚合物鏈間常常形成二硫鍵發(fā)生自交聯(lián)，這個(gè)特性可以用來(lái)制備交聯(lián)HA凝膠。這類反應(yīng)之所以備受關(guān)注不僅是因?yàn)榉磻?yīng)溫和、便利，還在于凝膠的雙降解性，即凝膠可被透明質(zhì)酸酶和還原性物質(zhì)降解如谷胱甘肽、半胱氨酸等[17]。Shaoquan Bian等[18]將半胱胺鹽酸鹽接枝到HA羧基端(如圖3)，得到的HA衍生物溶于水后與空氣中的氧反應(yīng)1 h，即得自交聯(lián)的HA凝膠。這類反應(yīng)不引入其他化學(xué)物質(zhì)交聯(lián)劑和副產(chǎn)物，并且凝膠化時(shí)間、溶脹度、機(jī)械性能都可控，可以作為細(xì)胞培養(yǎng)的支架。凝膠的降解過(guò)程中還原型谷胱甘肽的加入可以加速凝膠的去凝膠化，當(dāng)該凝膠作為細(xì)胞支架時(shí)，可以通過(guò)控制谷胱甘肽的加入進(jìn)而加快去凝膠化，有效控制了細(xì)胞的釋放速度。Thomas I等[19]將經(jīng)硫醇基團(tuán)修飾后的HA與氧化型谷胱甘肽通過(guò)硫醇-二硫化物交換反應(yīng)，4 mM的GSSG與0.4%的硫醇修飾的HA在5 min內(nèi)就可以反應(yīng)形成凝膠。利用硫醇-二硫化物交換反應(yīng)可以將蛋白中半胱氨酸的硫醇鍵與HA上的硫醇鍵共價(jià)交聯(lián)，使一些與硫醇相容的多肽或蛋白可以連接到HA鏈上，這就為藥物蛋白的緩釋載體研究提供了新方向。

雖然這個(gè)過(guò)程反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)速度快，但在有還原性物質(zhì)存在下凝膠中的二硫鍵容易被打斷反生去凝膠化，影響了其在對(duì)凝膠抗降解性能要求高的領(lǐng)域應(yīng)用[20]。

圖3 半胱氨酸接枝到透明質(zhì)酸羧基端

Fig.3 Grafting the cysteine to the carboxyl of HA

邁克爾加成反應(yīng)的是堿性條件下硫醇類與不飽和羰基的親核加成反應(yīng)，α,β不飽和酯類、乙烯基砜、馬來(lái)亞酰胺常被連接到HA骨架上與硫醇發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。Chixuan Liu等[21]通過(guò)胱胺二鹽酸鹽的介導(dǎo)將表焙兒茶素-3-O-沒(méi)食子酸(EGCG)接枝到HA主鏈上。首先他們活化HA后將胱胺二鹽酸鹽接枝到HA鏈上，經(jīng)三(2-羧乙基)膦打斷二硫鍵后，EGCG上的醌基與硫醇基在30 °C、pH 7.4的環(huán)境下發(fā)生邁克爾加成反應(yīng)并連接到HA鏈上。得到的HA凝膠(HA-EGCG)具有清除自由基的作用，并且可以抑制透明質(zhì)酸酶的酶活。為了進(jìn)一步反應(yīng)增強(qiáng)凝膠的抗酶解性能，通過(guò)辣根過(guò)氧化物酶催化的氧化偶聯(lián)反應(yīng)，得到交聯(lián)HA-EGCG凝膠抗酶降解性能進(jìn)一步增強(qiáng)。降解實(shí)驗(yàn)顯示體外降解凝膠維持了20天、老鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)維持了56天，并且組織學(xué)和血液學(xué)分析表明該注射該凝膠引起的炎癥反應(yīng)很小。溫和的反應(yīng)條件、優(yōu)越的抗降解性能和較小的不良反應(yīng)使該凝膠在組織工程領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，尤其作為注射凝膠用于醫(yī)療美容行業(yè)。

3.3 狄爾斯-阿德?tīng)柗磻?yīng)(Diels-Alder)反應(yīng)交聯(lián)凝膠

狄爾斯-阿德?tīng)柗磻?yīng)是共軛二烯與取代烯烴的共價(jià)耦合反生的[4+2]環(huán)加成反應(yīng)，反應(yīng)高效、條件溫和并且不需要催化劑。雖然反應(yīng)條件溫和、容易控制凝膠的機(jī)械性能但凝膠的成膠時(shí)間長(zhǎng)影響著該方式的應(yīng)用。Feng Yu等[22]通過(guò)酶催化交聯(lián)和DA反應(yīng)兩步交聯(lián)制備了一種用于軟組織工程的凝膠。他們將呋喃甲胺和酪胺共同接枝到HA鏈上，同時(shí)加入二馬來(lái)亞胺，在辣根過(guò)氧化物酶和DA反應(yīng)的共同作用下，形成HA雙交聯(lián)結(jié)構(gòu)的凝膠。該方法解決了酶催化交聯(lián)的凝膠機(jī)械性能差、DA反應(yīng)交聯(lián)的凝膠成膠時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題。其中，酶催化反應(yīng)在5 min內(nèi)完成，凝膠存儲(chǔ)模量和壓縮形變分別達(dá)到了27 kPa和81.9%，反應(yīng)迅速、良好的機(jī)械性能和形變恢復(fù)能力使該凝膠在作為細(xì)胞傳遞系統(tǒng)用于軟骨組織工程具有明顯優(yōu)勢(shì)。Dongming Xing等[23]將甲基丙烯酸酯和呋喃甲胺接枝到HA鏈上，通過(guò)硫醇-烯烴反應(yīng)(屬于邁克爾加成反應(yīng))將一種層粘連蛋白源多肽CQAASIKVAV聯(lián)結(jié)到HA鏈上(如圖4)；再通過(guò)二馬來(lái)亞酰胺PEG與呋喃基團(tuán)反生DA反應(yīng)形成交聯(lián)凝膠，從而制備了一種藥物蛋白凝膠。該凝膠可以控制甲基丙烯酸、呋喃甲胺的修飾度來(lái)控制蛋白含量和凝膠的機(jī)械性能，進(jìn)而控制蛋白釋放速率，為HA凝膠在細(xì)胞培養(yǎng)支架和載藥方面提供一種新模式。

圖4 Dongming Xing等運(yùn)用狄爾斯-阿爾德反應(yīng)制備交聯(lián)HA凝膠

Fig.4 Synthesis of crosslinking HA-gels vis Diels-Alder reaction by Dongming Xing

3.4 疊氮化物-炔反應(yīng)交聯(lián)凝膠

銅催化的疊氮化物-炔1,3-偶極環(huán)加成反應(yīng)，形成1,2,3-三唑環(huán)。該反應(yīng)的易用性表現(xiàn)在其高回收率、副產(chǎn)物低毒性、反應(yīng)在生理?xiàng)l件下即可完成，并且該反應(yīng)的催化劑可以是細(xì)胞中氧化反應(yīng)產(chǎn)生的Cu(I)離子。Akira Takahashi等[24]利用環(huán)辛炔分子內(nèi)環(huán)張力可以促進(jìn)[3+2]環(huán)加成反應(yīng)而不需要催化劑的特性，與疊氮化物反應(yīng)制備HA凝膠(圖5)。作者通過(guò)一系列的化學(xué)反應(yīng)設(shè)計(jì)分別得到了得氮化物修飾的HA(HA-A)和環(huán)辛炔修飾的HA(HA-C)。HA-A和HA-C溶液用雙管的注射器混合后注射到體內(nèi)，交聯(lián)反應(yīng)在生理?xiàng)l件無(wú)催化劑作用下即可完成，成膠時(shí)間主要取決于交聯(lián)HA的濃度，5%濃度的HA在5 min內(nèi)即可成膠。該凝膠體外的PBS中可以維持2周，在透明質(zhì)酸酶存在的情況下可以維持9天，在牛血清存在的細(xì)胞培養(yǎng)基中可以維持4天，并且細(xì)胞相容性實(shí)驗(yàn)表明HA-C和HA-A具有良好的生物相容性而且其毒性與HA相同，因此該凝膠可以應(yīng)用于細(xì)胞支架和細(xì)胞支持配體等領(lǐng)域。Shuangli Fu等[25]利用疊氮化物-環(huán)辛炔反應(yīng)制備了一種HA/PEG共聚物凝膠，在生理?xiàng)l件下環(huán)辛炔修飾的HA與疊氮化物修飾的PEG反應(yīng)迅速，只需要改變兩者的比例就能得到不同性質(zhì)的凝膠。疊氮化物與環(huán)辛炔反應(yīng)形成的化學(xué)鍵較為穩(wěn)定，這就使制備的凝膠有更好的機(jī)械性能和抗降解能力，從而在外科手術(shù)填充材料領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用。

圖5 疊氮化物與環(huán)辛炔反應(yīng)

3.5 酶催化交聯(lián)的HA凝膠

酶交聯(lián)反應(yīng)是一種酶催化的氧化反應(yīng)，是一種非常常用的凝膠制備方式。這類反應(yīng)過(guò)程是在生理?xiàng)l件下完成，這更符合組織工程凝膠的要求；其次該反應(yīng)具有高度的生物相容性。一些由蛋白、膠原和明膠與HA組成的復(fù)合凝膠可以通過(guò)酶反應(yīng)制備交聯(lián)凝膠。如谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶能夠介導(dǎo)氨基和羧基反應(yīng)形成酰胺鍵，可以用于復(fù)合凝膠的制備。但是酶交聯(lián)制備的HA凝膠的一般機(jī)械性能較差，并且抗降解性能不佳，可能跟酶促反應(yīng)本身有關(guān)[11]。為改變這一狀況，Nicole R.Raia等[26]用絲素蛋白與酪胺化的HA通過(guò)辣根氧化酶催化兩個(gè)酪胺基團(tuán)反應(yīng)形成復(fù)合交聯(lián)凝膠，通過(guò)交聯(lián)反應(yīng)該凝膠被賦予了絲素蛋白的機(jī)械性能和HA的生物學(xué)性能。該系統(tǒng)在20 min內(nèi)即可反應(yīng)形成凝膠，并且其存儲(chǔ)模量高，表現(xiàn)出優(yōu)秀的機(jī)械整體性和抗酶解性能，并且通過(guò)改變HA含量可以控制成膠時(shí)間、降解速率和凝膠粘彈性。硫醇化的HA凝膠在體內(nèi)2周之內(nèi)就降解完全，酪胺交聯(lián)的HA可以維持1個(gè)月，絲素蛋白HA復(fù)合凝膠15周后仍能保持形狀。絲素蛋白和HA的不同配比會(huì)導(dǎo)致不同的降解時(shí)間，降解時(shí)間的可控可以使該凝膠有不同領(lǐng)域的應(yīng)用，如組織再生領(lǐng)域、藥物傳遞系統(tǒng)等。

3.6 溫敏型HA凝膠

由于在一定溫度下一些聚合物會(huì)改變?nèi)芙鉅顟B(tài)和發(fā)生相位轉(zhuǎn)變，由溶液狀態(tài)會(huì)轉(zhuǎn)化成凝膠態(tài)。這一特性被用來(lái)制備的水凝膠在室溫條件下呈現(xiàn)出液體狀態(tài)發(fā)，在生理溫度下轉(zhuǎn)變?yōu)槟z態(tài)。例如，Huaping Tan等[27]將聚異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)接枝到HA上制備出一種共聚物凝膠，在30 ℃下，從液態(tài)轉(zhuǎn)換成凝膠態(tài)只需要1 min。并且這種凝膠的抗酶解性能強(qiáng)，體外降解實(shí)驗(yàn)顯示在透明質(zhì)酸酶的存在下該凝膠可以維持28天。這種特性適用于將細(xì)胞封裝到凝膠中并作為細(xì)胞支架。Gert-Jan A.ter Boo等[28]介紹了一種用于外科手術(shù)的溫敏型載藥凝膠，將聚N-異丙基丙烯酰胺接枝到HA鏈上，形成一種共聚物凝膠。在25 ℃下呈現(xiàn)出溶膠狀態(tài)，可以將慶大霉素分散均勻，與組織接觸后迅速變成凝膠狀。因?yàn)槌叵绿幱谌苣z狀態(tài)，能夠在手術(shù)傷口部位分散均勻，解決了普通抗生素載藥材料空間分布不均勻的問(wèn)題，并且可以應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜傷口的要求，有效防止了傷口感染。

3.7 光交聯(lián)凝膠

光交聯(lián)的主要原理是在可見(jiàn)光或紫外的照射下，光引發(fā)劑產(chǎn)生自由基進(jìn)而引起的聚合物交聯(lián)反應(yīng)。通過(guò)這類反應(yīng)可以制備植入型凝膠，凝膠前體和引發(fā)劑植入到缺陷部位，然后強(qiáng)光透皮照射形成交聯(lián)凝膠。常見(jiàn)的交聯(lián)反應(yīng)主要是將丙烯酸類基團(tuán)、酰胺基團(tuán)、硫醇-烯基團(tuán)通過(guò)光引發(fā)形成共價(jià)交聯(lián)制備交聯(lián)凝膠。

圖6 Patrick E. Donnelly等運(yùn)用光交聯(lián)

Liming Bian等[29]利用光交聯(lián)技術(shù)制備了一種穩(wěn)定的3D HA凝膠作為干細(xì)胞支架用于軟組織再生。他們將甲基丙烯酸酐接枝到HA鏈上，并以2-甲基-1-[4-羥乙基苯基]-2-甲基-1-丙酮作為光引發(fā)劑制備交聯(lián)凝膠。作為干細(xì)胞支架，凝膠的交聯(lián)度不僅影響凝膠的機(jī)械性能和大分子擴(kuò)散性，還影響軟骨基質(zhì)含量、基質(zhì)的分散和基質(zhì)的鈣化等。低交聯(lián)度的凝膠能更好的實(shí)現(xiàn)軟骨基質(zhì)的空間均勻分布，通過(guò)改變HA含量和光照時(shí)間控制凝膠在合適的交聯(lián)度，在5%的HA含量和5 min的紫外照射下迅速形成凝膠，并且成功誘導(dǎo)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的增生和分化。Patrick E.Donnelly等[30]介紹了一種可調(diào)節(jié)機(jī)械性能的光交聯(lián)凝膠用于關(guān)節(jié)軟骨組織修復(fù)。作者設(shè)計(jì)用酪胺修飾HA的羧基基團(tuán)，得到的HA衍生物(HA-TA)用核黃素作為光引發(fā)劑經(jīng)紫外照射后得到酪胺自交聯(lián)的凝膠(圖6)。通過(guò)改變核黃素和HA-TA的濃度、紫外照射時(shí)間控制凝膠的機(jī)械性能。經(jīng)紫外照射后凝膠的最短成膠時(shí)間為2.5 min，凝膠的存儲(chǔ)模量可以從5 Pa達(dá)到16 kPa，相比于酶催化的HA-TA，核黃素光交聯(lián)系統(tǒng)制備的凝膠機(jī)械性能更強(qiáng)。在核黃素光交聯(lián)系統(tǒng)中酪胺可以與芳香族氨基酸反應(yīng)，通過(guò)這個(gè)原理作者設(shè)計(jì)了將HA-TA與關(guān)節(jié)軟骨進(jìn)行光交聯(lián)反應(yīng)，從而使凝膠與軟骨表面聯(lián)結(jié)。這可以應(yīng)用于關(guān)節(jié)軟骨缺陷的修復(fù)、軟骨移植時(shí)增強(qiáng)軟骨組織和宿主組織之間縫隙的聯(lián)結(jié)。

雖然光交聯(lián)反應(yīng)制備凝膠反應(yīng)迅速且高效，但長(zhǎng)時(shí)間的紫外照射會(huì)對(duì)細(xì)胞、蛋白和DNA造成不可逆的破壞，對(duì)其在組織工程領(lǐng)域的應(yīng)用有了諸多限制。

4 展望

本綜述著重介紹了一系列通過(guò)化學(xué)修飾和交聯(lián)制備基于透明質(zhì)酸的水凝膠。交聯(lián)后的HA凝膠在機(jī)械性能、生物可降解性和細(xì)胞相容性等方面明顯提升，對(duì)其在細(xì)胞支架、生物活性分子的載體和創(chuàng)傷愈合等方面的應(yīng)用提供了保障。隨著技術(shù)革新交聯(lián)方式由傳統(tǒng)的交聯(lián)方法(BDDE等)逐漸向簡(jiǎn)單化、可控化、智能化的交聯(lián)方式轉(zhuǎn)變。應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，HA交聯(lián)凝膠越來(lái)越受到關(guān)注，也將得到更廣泛的應(yīng)用。