醫(yī)用高分子材料按照用途，可分為心血管系統(tǒng)、軟組織及硬組織等修復材料等。這些材料除應滿足一般的物理、化學性能要求外，還必須具有足夠好的生物相容性，例如，用于心血管系統(tǒng)的醫(yī)用高分子材料應當著重要求其抗凝血性好，不破壞紅細胞、血小板，不改變血液中的蛋白并不干擾電解質(zhì)等。

以大幅度改善生物醫(yī)用材料與生物體的相容性為目標，北京市生物醫(yī)學工程高精尖創(chuàng)新中心常凌乾教授與浙江工業(yè)大學陳楓副教授、浙江大學附屬第二醫(yī)院劉震杰副主任醫(yī)師合作，結合紫外光引發(fā)和巰基“click”聚合兩種方法，使用光影印法制備了一系列力學性能優(yōu)異、無毒無污染、生物可降解的微米級表面圖案化高分子材料。

聯(lián)合團隊前期已經(jīng)在傳統(tǒng)生物惰性材料上驗證了技術可行性，實現(xiàn)在生物惰性PDMS表面上，紫外光引發(fā)巰基“click”固定修飾具有生物活性的聚多巴胺(PDA)納米微球。通過調(diào)控PDA的微觀聚集形貌（納米微球或光滑薄膜），賦予PDMS材料表面pH響應的的親/疏水、蛋白質(zhì)吸/脫附表面摩擦系數(shù)改變；同時大幅改善細胞在材料表面的生長情況(ACS Appl. Bio Mater., 2018, 1(6): 2167-2175)。并采用紫外光引發(fā)和巰基“click”聚合制備高精度3維血管支架，相比較商用光固化樹脂體系(PEGDMA)，反應樹脂體系無有機溶劑和光引發(fā)劑，光固化材料無小分子殘留，生物相容性好，拉伸強度高，柔韌性好，成型精度高(Chem. Eng. J., 2019, 366: 112-122)，并申請發(fā)明專利2項。

近期，合作團隊將該方法拓展至快速制備3維成型生物可降解水凝膠。透明質(zhì)酸(HA)是組織工程支架材料的優(yōu)異選擇。但由于透明質(zhì)酸粘度大、吸水性強，在高精度成型領域研究領域，尤其是微納米圖案化結構的透明質(zhì)酸水凝膠存在重大材料和技術挑戰(zhàn)。合作團隊選擇高分子量透明質(zhì)酸前體，分子鏈經(jīng)過雙鍵改性，與水溶性四半胱氨酸交聯(lián)劑復配成水溶液，在波長405納米紫外光輻照下，快速固化為無毒無小分子污染、體內(nèi)可降解的透明質(zhì)酸水凝膠，其含水量可達95 wt%以上。

圖1. 透明質(zhì)酸水凝膠結構和性能：a)冷凍干燥后透明質(zhì)酸凝膠網(wǎng)絡結構；b)凝膠表面20微米流道形貌；以及不同交聯(lián)劑含量的凝膠c)固化時間、d)拉伸強度和e)壓縮強度。

隨著四半胱氨酸交聯(lián)劑用量的調(diào)整，透明質(zhì)酸水凝膠的固化時間和力學性能均可以大幅度調(diào)整，在1 wt %交聯(lián)劑用量條件下，透明質(zhì)酸水凝膠紫外固化成型時間小于60秒，拉伸強度可達0.65 kPa，壓縮強度可提升至69.28 kPa。合作團隊采用光影印法，成功制備精度為10微米的透明質(zhì)酸圖案化表面。

圖2. a)透明質(zhì)酸水凝膠在小鼠體內(nèi)1周、2周和4周后植入降解情況：A小鼠體內(nèi)H&E染色照片；B凝膠表面CD3淋巴細胞增殖情況。b)凝膠培養(yǎng)HUVEC細胞后p-FAK和FAK蛋白印跡，以及 c)不同交聯(lián)度凝膠的 VEGF釋放量。d)不同交聯(lián)度凝膠體外降解實驗。

進一步，團隊系統(tǒng)研究了透明質(zhì)酸水凝膠負載VEGF后的體外可控釋放、內(nèi)皮細胞培養(yǎng)和小鼠體內(nèi)生物相容性試驗。證明了較低交聯(lián)度的透明質(zhì)酸水凝膠具有適中的VEGF釋放速率，透明質(zhì)酸水凝膠擁有優(yōu)異的細胞相容性，即使是高交聯(lián)度水凝膠樣品植入在小鼠體內(nèi)三至四周后也已完全降解。

該工作近期發(fā)表在Journal of Materials Chemisry B上(DOI: 10.1039/C9TB02796C)，并被選為內(nèi)頁封面論文。張倩敏碩士和季永麗博士為論文共同第一作者，陳楓副教授、劉震杰副主任醫(yī)師和常凌乾教授為論文共同通訊作者。以上系列工作受到國家自然科學基金、浙江省自然科學基金、浙江省衛(wèi)生廳項目和北京市生物醫(yī)學工程高精尖創(chuàng)新中心經(jīng)費資助。

常凌乾教授課題組：研究方向主要包括生物納米技術、生物芯片和生物納米材料。已在國際期刊發(fā)表SCI論文50余篇，包括Nature Nanotechnology, Nano Letters, Small等。已申請和授權美國專利3項，中國專利9項。主編英文專著1部（Springer），書章節(jié)3章。獲得了諸多科研獎勵和榮譽，如俄亥俄州立大學博士最高獎Presidential Fellowship，北德克薩斯大學RSG Awards, MINE 2018‘杰出青年科學家’提名獎等。入選2017年中組部‘千人計劃’青年項目?，F(xiàn)任SCI期刊Biomedical Engineering Online副主編（Associate Editor）和Computers in Biology and Medicine編委(Editorial Board)， Springer Nature《Electroporation Protocol》第三版主編。