水凝膠，一個應用非常廣泛的領域，研究的深度非常值得去挖掘，于此，奇物論編輯部對于11月關于水凝膠生物醫學領域具有代表性的研究成果進行篩選，供大家學習和交流！

1.Nature Materials：合成水凝膠促進廣泛的類器官形態發生

洛桑聯邦理工學院Matthias P. Lutolf等人設計了一種基于兩種不同多臂PEG大分子單體交聯的混合網絡架構：一種是共價的，通過邁克爾加成，另一種是可逆的，通過三重氫鍵相互作用，并利用合成水凝膠促進廣泛的類器官形態發生。

與傳統的合成水凝膠相比，該混合應力松弛凝膠能夠適應組織擴張和發育過程中發生的機械變化，而不受不可逆網絡退化的影響。并且證明了此類水凝膠可以用于3D 類器官培養。設想這種動態凝膠將允許更精確的環境控制，以支持改進的類器官生長和形態發生。

Chrisnandy, A., Blondel,D., Rezakhani, S. et al. Synthetic dynamic hydrogels promotedegradation-independent in vitro organogenesis. Nat. Mater. (2021).

https://doi.org/10.1038/s41563-021-01136-7

2. Nature Materials：高度可壓縮的玻璃狀超分子聚合物網絡

英國劍橋大學Oren A. Scherman教授等人開發了一種果凍狀材料，可以承受相當于大象站在上面的重量，并完全恢復到原來的形狀，即使它有 80% 是水。材料的非水部分是聚合物網絡，通過控制材料機械性能的可逆開/關相互作用保持在一起。

研究人員報道了具有緩慢、可調的解離動力學（k_d>10 s^?1）的非共價交聯劑。所得到的玻璃狀超分子網絡的壓縮強度高達100 MPa，即使在 12 次壓縮和松弛循環中以 93% 的應變壓縮時也不會斷裂。值得注意的是，這些網絡表現出快速的室溫自恢復（<120 s），這可能有助于高性能軟材料的設計。

Huang, Z., Chen, X., O’Neill, S.J.K. et al. Highly compressible glass-like supramolecular polymer networks. Nat. Mater. (2021).

DOI：10.1038/s41563-021-01124-x

https://doi.org/10.1038/s41563-021-01124-x

3. Nature BME: 納米銀水凝膠，調節菌群增強免疫治療

武漢大學張先正、孫志軍等人報道了一種基于銀納米顆粒（AgNP）的水凝膠通過調節口腔微生物群來增強免疫治療。

證明AgNPs可允許消化鏈球菌增殖，同時抑制競爭細菌的生長。在 OSCC 小鼠模型中，含 AgNP 的水凝膠 Agel 可持續粘附在口腔上并調節口腔微生物群。在補充消化鏈球菌后，該水凝膠對消化鏈球菌水平低的 OSCC 小鼠產生了顯著的治療效果。

Zheng, DW., Deng, WW., Song, WF. et al. Biomaterial-mediated modulation of oral microbiota synergizes with PD-1 blockade in mice with oral squamous cell carcinoma. Nat Biomed Eng (2021). 

https://doi.org/10.1038/s41551-021-00807-9

4. JACS: 用DNA水凝膠，造一個水杯！

天津大學仰大勇教授報道了一種由天然DNA和生物質衍生的離聚體制成的可持續生物塑料，并稱其為DNA塑料。

研究人員提出了一種完全不同的冷凍干燥工藝，將物理交聯的DNA水凝膠轉化為可持續的DNA塑料，這是一種相對低能耗的工藝。可持續性涉及DNA塑料的生產、使用和報廢選擇的方方面面：

i）原料來自生物可再生資源；

ii）水處理戰略是環保的，不涉及高能耗、有機溶劑的使用和副產品的生產；

iii）實現可回收和非破壞性的使用，以顯著延長塑料的使用壽命；

iv）廢塑料的處理遵循兩種綠色路線，包括廢塑料的回收和酶引發的可控降解。

所開發的DNA塑料可以“水焊”形成任意設計的產品，如塑料杯。

Jinpeng Han, et al, Sustainable Bioplastic Made from Biomass DNA and Ionomers, J. Am. Chem. Soc., 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c08888

https://doi.org/10.1021/jacs.1c08888

5. Biomaterials：凝膠疫苗，何時釋放最優？

近年來，一些可注射、基于支架的癌癥疫苗被開發出來，其可以招募和激活宿主樹突狀細胞(DCs)并產生有效的抗腫瘤反應。然而，對于基于支架的癌癥疫苗來說，遞送佐劑（特別是常用的胞嘧啶磷酸二酯鳥嘌呤寡核苷酸(CpG-ODN)）的最佳時機在目前仍然是未知的。

鑒于此，哈佛大學David J. Mooney發現在最佳時機釋放CpG-ODN能夠增強免疫反應，并基于此設計了一個冷凍凝膠疫苗系統，其對于CpG-ODN的釋放可以由超聲進行觸發。

本文要點：

（1）實驗首先將CpG-ODN與聚乙烯亞胺縮合，然后將其吸附到冷凍凝膠中。在體外，吸附的CpG-ODN的釋放量很小。而超聲刺激則會觸發CpG-ODN的連續釋放，即使在超聲關閉后仍能以增強的速率進行釋放。在體內，與對照組小鼠相比，在接種疫苗后4天進行超聲刺激能夠誘導更高的抗原特異性細胞毒性T淋巴細胞(CTL)反應。

（2）在接種疫苗后的第8天進行超聲刺激所產生的IgG2a/c抗體滴度會顯著高于除超聲刺激外的所有組，并且超聲觸發釋放的最佳時機也與晶膠中DC積累的峰值相吻合。綜上所述，該系統通過按需釋放實現了對疫苗組分的時間控制，從而為研究癌癥疫苗免疫調節劑的最佳遞送時間提供了一個新的平臺。

Ting-Yu Shih. et al. Ultrasound-triggered Release Reveals Optimal Timing of CpG-ODN Delivery from a Cryogel Cancer Vaccine. Biomaterials. 2021

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961221005974