近日，上海交通大学医学院附属仁济医院分子医学研究院刘尽尧课题组在国际顶尖学术期《先进材料》（影响因子25.8），发表题为“Switching between elasticity and plasticity by network strength competition”的研究论文。研究中，该团队设计出可以调控其力学性能的复合水凝胶，有望为再生医学和组织工程领域提供新材料。
刘尽尧是该研究论文的通讯作者，第一作者为上海交通大学医学院在站博士后明尊振。据刘尽尧介绍，人体中存在许多软组织，比如软骨、骨骼肌、角膜和血管等。为适应复杂的体内生理环境，这些组织具有层次有序的复合结构，并表现出高度各向异性的机械强度和性能。
水凝胶是一类含水量高的三维网状材料，具有与软组织类似的结构。通过分子设计，水凝胶可达到与软组织接近的力学性能以及良好的生物相容性，这使得该类材料在生物医药和组织工程领域得到了广泛应用。相比传统的水凝胶材料，各向异性水凝胶在组织工程应用方面具有更大潜力，更能满足其对材料力学性能的需求。尽管各向异性水凝胶被广为报道，但截至目前仍然缺乏有效的方法来调控其力学性能，以适应复杂的体内生理环境。
为解决该问题，刘尽尧课题组通过借助水凝胶网络强度之间的竞争，提出一种调控水凝胶力学性能的新机制。水凝胶材料可在弹性、塑性、各向异性以及溶胀性能方面进行调节，并能实现对所装载药物分子的可控释放。
刘尽尧团队设计了由两种不同网络结构组成的复合水凝胶。其中一种为共价交联的聚合物网络，能为水凝胶带来良好的弹性。另一种则为具有剪切变稀属性的纳米纤维网络，能赋予水凝胶优异的塑性。通过调节两种网络各自的力学强度，就可以实现水凝胶材料在弹性和塑性之间的转换。
这类新型的水凝胶材料有望为再生医学和组织工程领域提供新材料，应用于可植入医疗器件、人工组织支架。
来源：周到上海 作者：袁蕙芸 陈里予
