刘昌胜在可控构建Janus结构生物材料领域研究新进展

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刘昌胜院士团队在电化学可控构建Janus结构骨修复材料研究中取得突破性成果，Advanced Functional Materials以“Programmable Electrofabrication of Porous Janus Films with Tunable Janus Balance for Anisotropic Cell Guidance and Tissue Regeneration”为题在线发表相关工作。

    在结构/组成上具备各向异性的生物材料，可以提供更为丰富的功能，在医学领域的需求越来越大。生理性修复和再生需要调动周围健康细胞的再生达到修复，最后完全恢复机体组织原有的结构和功能。这一过程周期较长，往往被附近其它组织的快速增生和竞争性占位所干扰而失去再生的空间。在临床口腔及颌面外科的骨缺损治疗中，除了骨再生问题外，周围由纤维细胞快速增生引起的软组织竞争性占位问题也是临床常见问题。研究团队针对此临床问题，利用电化学手段可控构建了一种各向异性的Janus结构复合活性支架。通过材料表面拓扑结构差异化调控细胞行为，实现屏蔽软组织长入，同时诱导骨再生的双重活性功能。

    研究人员发现天然多糖壳聚糖可在电场驱动下发生电泳迁移，并在阴极区域沉积成凝胶，同时，电解液中的盐效应能通过屏蔽电场影响壳聚糖的电泳速度，进而精确调控壳聚糖凝胶的孔隙结构。基于此原理，他们设计了无盐—有盐两种电解液环境，通过简单的两步电化学沉积，可控制备出致密/多孔Janus结构复合活性水凝胶支架。致密层提供纤维细胞隔离功能，多孔层高度仿生了天然骨结构，提供促成骨微环境。该材料植入颅骨缺损处，与临床上广泛使用的Bio-Gide胶原基材料对比，显著提高了缺损处的骨再生速度和骨再生质量。

    该研究在刘昌胜院士和屈雪教授共同指导下，由博士研究生雷淼完成，并得到了美国马里兰大学Gregory F. Payne教授的大力支持。该研究工作得到了国家自然科学基金委创新研究群体项目、“111”引智计划等项目的资助。

    原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.201900065