文/陳根

水凝膠（Hydrogel），作為一類極為親水的三維網絡結構凝膠，能夠在水中迅速溶脹并在此溶脹狀態可以保持大量體積的水而不溶解。當前，水凝膠已經成為生物醫學的一項重要材料被重視和看好，尤其是在組織工程，藥物輸送和生物學研究里。

目前，合成水凝膠已通過電紡絲、擠壓、復合、冷凍鑄造、自組裝和機械拉伸等方法制備的，以提高其力學性能。然而，與肌腱相比，許多具有相同高含水量的水凝膠并不表現出高強度、韌性或抗疲勞性。

這是因為肌肉、軟骨和肌腱等軟支撐組織表現出高彈性、高韌性和回復速度快的機械性能。但這些機械性能卻很難同時合成。

究其原因，是由于具有高強度和高韌性的水凝膠要求交聯劑的解離速度慢和應力下活性勢磊高，而水凝膠的快速回復性能則要求交聯劑是動態的，且解離和締合速率快。這種矛盾使得很難合成同時具有高強度、高韌性和快速回復的水凝膠。

去年，南京大學和浙江大學的研究人員一方面利用金屬配合物具有快速的結合和解離速率，另一方面利用串聯結合位點，形成協同作用，提高金屬配合物的穩定性，獲得具有強度高，韌性好和回復速率快的雜化網絡水凝膠。

現在，加州大學洛杉磯分校賀曦敏教授等人采用了以前并未使用過的分子和結構工程方法的組合，即使用冷凍輔助鹽析處理產生多長度尺度的分層水凝膠結構的策略來制備水凝膠。

這種新方法來制備出的合成生物材料可以模仿肌腱和其他生物組織的內部結構、拉伸性、強度和耐久性。此外，這些水凝膠可用于制備比天然組織還要堅韌10倍的人造腱、韌帶和軟骨。

水凝膠作為一種熱門材料，對于生物醫學意義重大，未來或將有更多突破性的水凝膠研究進展，這也將同時促進生物醫學的發展。