設(shè)置星標(biāo)關(guān)注，從此你的世界多點(diǎn)科學(xué)~

　　大家·科技前沿

　　MASTERS

　　在動(dòng)物界中，壁虎具備令人驚嘆的再生能力，即便遭遇斷尾之傷，它也能夠重塑新生；螃蟹同樣表現(xiàn)出色，在斷肢后仍能重新長(zhǎng)出嶄新的鉗子。然而，人類(lèi)與這些動(dòng)物形成鮮明對(duì)比。由于人類(lèi)機(jī)體的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜精巧，器官和組織的分化程度較高，這一特性使得人類(lèi)在面對(duì)重大創(chuàng)傷或者罹患疾病時(shí)，再生能力顯得相對(duì)有限。正因如此，組織的修復(fù)和再生已成為一個(gè)至關(guān)重要的研究領(lǐng)域。

　　硬組織修復(fù)的發(fā)展歷史可以追溯到古代。例如，古羅馬人使用動(dòng)物的牙齒和骨頭作為假牙，而中國(guó)古代則使用銀、錫等金屬填充齲齒。到了19世紀(jì)，隨著冶金技術(shù)的發(fā)展，金屬材料也開(kāi)始作為骨組織和牙科修復(fù)和替代材料出現(xiàn)。現(xiàn)如今，金屬、陶瓷和高分子材料在硬組織修復(fù)的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)成熟。然而，適用于軟組織修復(fù)的材料卻相對(duì)匱乏，亟須開(kāi)發(fā)能夠適用于軟組織修復(fù)和再生的材料。

　　軟組織修復(fù)的挑戰(zhàn)

　　目前，在軟組織修復(fù)領(lǐng)域，自體移植被公認(rèn)為“金標(biāo)準(zhǔn)”。然而，這種方法從某種程度上來(lái)說(shuō)，無(wú)異于“拆東墻補(bǔ)西墻”。一方面，這種治療方法會(huì)對(duì)患者身體造成二次傷害；另一方面，當(dāng)面對(duì)大面積軟組織缺損或嚴(yán)重器官損傷的情況時(shí)，難以滿足治療需求。

　　而異體移植，作為當(dāng)前器官移植治療中最主要的一種方式，雖然在一定程度上緩解了供體短缺的問(wèn)題，但也面臨諸多挑戰(zhàn)。其中，免疫排異和供體短缺是兩個(gè)最突出的問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì)：我國(guó)每年約有50萬(wàn)人等待腎臟移植，但是能夠?qū)崿F(xiàn)腎臟移植的患者僅有5000個(gè)；角膜移植的情況同樣不容樂(lè)觀，每年大約有10萬(wàn)人期待著角膜移植手術(shù)，但真正能夠接受手術(shù)的只有3000人。此外，骨髓、肝臟和心臟移植的供需缺口更大。

　　基因豬用于異種器官移植的探索

　　在這樣的背景下，異種移植被認(rèn)為是解決供體短缺的潛在方案。這一概念的探索始于20世紀(jì)初。

　　1905年，法國(guó)醫(yī)生馬修·賈布利（Mathieu Jaboulay）嘗試將豬和山羊的腎臟移植到人類(lèi)患者體內(nèi)，盡管當(dāng)時(shí)這一嘗試并未取得成功，但為后續(xù)的研究奠定了基礎(chǔ)。

　　21世紀(jì)初，基因編輯技術(shù)的突破使異種移植技術(shù)取得了一些重要進(jìn)展。

　　2022年，美國(guó)馬里蘭大學(xué)醫(yī)學(xué)院成功將轉(zhuǎn)基因豬的心臟移植到一名終末期心臟病患者體內(nèi)。為了降低免疫系統(tǒng)的排斥反應(yīng)，研究團(tuán)隊(duì)敲除了豬的GGTA1、CMAH和GR基因，同時(shí)插入了人類(lèi)的CD46、THBD和HO1基因，以此來(lái)防止血液凝固和減輕炎癥反應(yīng)。然而，此次移植手術(shù)的結(jié)果并不理想。接受移植的患者僅僅存活了兩個(gè)月。

　　2023年，馬里蘭大學(xué)進(jìn)行了第二例轉(zhuǎn)基因豬的心臟移植手術(shù)，但患者的存活時(shí)間也僅為四十天左右。

　　因此，目前異種移植技術(shù)尚處于發(fā)展階段，仍需進(jìn)一步研究。

　　為了填補(bǔ)當(dāng)前臨床上軟組織缺損修復(fù)和替代的巨大供需缺口，目前市面上出現(xiàn)了一些柔性的聚合物材料。例如：硅膠憑借其柔軟的特性，在乳房假體領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用；聚氨酯，因其外觀和質(zhì)感常被稱(chēng)為“人工皮革”，則被用作人工血管。

　　然而，這類(lèi)材料存在生物惰性，僅僅能夠起到形狀支撐的作用，缺乏必要的功能性。此外，這類(lèi)材料通常具有疏水的表面特性，與軟組織高含水的特性不符。當(dāng)這類(lèi)疏水材料被植入體內(nèi)時(shí)，容易引發(fā)異物反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致植入失敗或者增加感染的風(fēng)險(xiǎn)。

　　因此，無(wú)論是科學(xué)界還是醫(yī)學(xué)界，一直在尋求一種理想的軟組織修復(fù)材料，期望能夠解決當(dāng)前面臨的諸多難題。

　　水凝膠：最值得關(guān)注的生物健康材料

　　2023年，西湖大學(xué)與美國(guó)化學(xué)文摘社（CAS）合作發(fā)布的洞察報(bào)告中，水凝膠材料位列“最值得關(guān)注的十大生物健康材料”之首。

　　水凝膠是由親水性高分子通過(guò)交聯(lián)形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)材料，能夠在水中吸水溶脹而不溶解，從而使其既具備柔韌性又富有彈性。

　　水凝膠中的水分子狀態(tài)介于水和冰之間，具有一定的流動(dòng)性，因此可以作為理想的載體材料與外界發(fā)生物質(zhì)交換。

　　水凝膠材料在我們的日常生活中隨處可見(jiàn)，像紙尿褲、隱形眼鏡以及果凍布丁等，都是水凝膠材料的具體應(yīng)用實(shí)例。

　　從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，水凝膠可以看作高分子骨架與水的組合體，而構(gòu)成這個(gè)骨架的高分子既可以是天然來(lái)源的，也可以是人工合成的。這些高分子通過(guò)交聯(lián)作用形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

　　水凝膠的交聯(lián)方式豐富多樣，就如同毛衣編織有著各種各樣的圖案一樣。其中，物理交聯(lián)方式包括靜電相互作用、氫鍵相互作用、離子絡(luò)合、疏水相互作用、主客體相互作用以及范德華力等；化學(xué)交聯(lián)則主要是依靠可反應(yīng)的化學(xué)官能團(tuán)之間的錨定來(lái)實(shí)現(xiàn)交聯(lián)。

　　水凝膠隱形眼鏡

　　三維類(lèi)器官的構(gòu)建

　　在日常生活中，有一個(gè)我們非常熟悉的制備水凝膠的例子——鹵水點(diǎn)豆腐。

　　通常情況下，我們會(huì)先把豆子打成豆?jié){，豆?jié){的主要成分是大豆蛋白。接著便是點(diǎn)鹵環(huán)節(jié)，常用的點(diǎn)鹵材料有鹽鹵或者石膏，鹽鹵的主要成分是氯化鎂，石膏的主要成分是硫酸鈣。當(dāng)把它們加入豆?jié){中時(shí)，豆?jié){就會(huì)凝結(jié)成塊狀，進(jìn)而變成豆腐腦。

　　這一過(guò)程背后的原理其實(shí)是向蛋白溶液引入二價(jià)離子，這些二價(jià)離子能夠通過(guò)離子絡(luò)合作用將兩個(gè)蛋白分子上的羧酸根離子連接起來(lái)，從而使蛋白溶液形成固定的三維結(jié)構(gòu)。

　　另外一種制作嫩豆腐的方法是在豆?jié){中加入葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯，這會(huì)使豆?jié){呈現(xiàn)弱酸性，促使大豆蛋白之間形成氫鍵和疏水相互作用。因?yàn)檫@種作用力相較于離子絡(luò)合作用更弱，所以嫩豆腐的質(zhì)地更加柔軟。

　　總而言之，水凝膠是一種含水量高、具有三維結(jié)構(gòu)、柔軟且富有彈性的材料，并且水在其中能夠保持一定的流動(dòng)性，從而可以進(jìn)行物質(zhì)的負(fù)載和傳輸。正因如此，在多個(gè)維度下，水凝膠都被認(rèn)為是當(dāng)前最接近軟組織的生物材料。它不僅能夠應(yīng)用于細(xì)胞生物學(xué)的研究，在組織工程和再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也大有用武之地，甚至還可以作為3D打印的原材料。

　　細(xì)胞生長(zhǎng)腳手架

　　傳統(tǒng)的細(xì)胞培養(yǎng)是在二維平面上進(jìn)行的，常見(jiàn)的培養(yǎng)載體是塑料或玻璃培養(yǎng)皿。然而，細(xì)胞在二維平面上鋪展時(shí)，其形態(tài)與體內(nèi)的真實(shí)狀態(tài)存在顯著差異。在二維環(huán)境下，細(xì)胞的基因表達(dá)和功能也與體內(nèi)不一致。而且，由于缺乏三維空間結(jié)構(gòu)，細(xì)胞間的相互作用和信號(hào)傳導(dǎo)受到限制。對(duì)于干細(xì)胞而言，二維的培養(yǎng)環(huán)境還會(huì)導(dǎo)致干細(xì)胞失去干性。

　　水凝膠由于其具有與細(xì)胞外基質(zhì)相似的三維結(jié)構(gòu)和高含水量，成了細(xì)胞三維培養(yǎng)的理想材料。通過(guò)調(diào)節(jié)水凝膠的交聯(lián)密度和成分，可以模擬不同組織的力學(xué)特性，使水凝膠具備像軟骨一樣的硬度，或者像腦組織一樣的柔軟度。

　　現(xiàn)有研究表明，在不同硬度的水凝膠中培養(yǎng)干細(xì)胞，會(huì)使其分化為不同的細(xì)胞。

　　例如：當(dāng)水凝膠的強(qiáng)度為0.1千帕?xí)r，干細(xì)胞傾向于分化為神經(jīng)細(xì)胞；當(dāng)強(qiáng)度提升到8至17千帕?xí)r，干細(xì)胞會(huì)分化為肌纖維細(xì)胞；進(jìn)一步提高水凝膠的硬度，則可以將干細(xì)胞誘導(dǎo)為成骨細(xì)胞。這類(lèi)研究有助于我們深入理解體內(nèi)細(xì)胞的行為機(jī)制。

　　基于水凝膠三維培養(yǎng)細(xì)胞的另一個(gè)前沿領(lǐng)域是類(lèi)器官的研究。類(lèi)器官是通過(guò)將干細(xì)胞置于三維水凝膠中，使其自組織形成的微型器官模型，具有特定器官的一些關(guān)鍵特性。在這個(gè)過(guò)程中，水凝膠為類(lèi)器官的形成提供了三維支架。目前，已經(jīng)成功培育出腦類(lèi)器官、腸類(lèi)器官和肝臟類(lèi)器官等，它們具備相應(yīng)器官的部分特性。這些類(lèi)器官可用于體外藥物的篩選，減少動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的使用，從而進(jìn)一步縮短藥物的開(kāi)發(fā)周期并降低藥物的研發(fā)成本 。

　　組織工程潛力股

　　進(jìn)一步地，水凝膠的應(yīng)用范圍還可拓展至體內(nèi)，在多個(gè)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力，以下是兩個(gè)具體的例子。

　　第一個(gè)例子是水凝膠在心肌損傷修復(fù)中的應(yīng)用。

　　缺血性心臟病是當(dāng)今全球范圍內(nèi)致死率最高的疾病之一，其主要發(fā)病機(jī)制是冠狀動(dòng)脈血流減少，進(jìn)而引發(fā)心肌缺血、缺氧，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致心肌壞死。心肌壞死之后，心肌組織會(huì)逐漸變薄，并且伴隨著纖維化的形成，這對(duì)心臟的正常生理功能造成了極大的損害。

　　針對(duì)這一問(wèn)題，一種創(chuàng)新的治療方法應(yīng)運(yùn)而生。即利用水凝膠，或者將干細(xì)胞與水凝膠相結(jié)合，通過(guò)微創(chuàng)的方式將其精準(zhǔn)地注射到心肌梗死的部位。

　　這種治療方法的優(yōu)勢(shì)在于，水凝膠能夠?yàn)樽儽〉男募√峁┮环N代償性的機(jī)械支撐，就如同為受損的心肌搭建起一個(gè)穩(wěn)固的“支架”，幫助其維持正常的形態(tài)和結(jié)構(gòu)。同時(shí)，結(jié)合了干細(xì)胞的水凝膠還能促進(jìn)自體組織再生，激發(fā)身體自身的修復(fù)機(jī)制。

　　經(jīng)過(guò)大量的研究和實(shí)踐驗(yàn)證，該方法能夠顯著縮小梗死面積，有效降低心肌纖維化的程度。更為重要的是，它能夠保持心臟的高射血分?jǐn)?shù)，確保心臟正常的生理功能得以維持。

　　第二個(gè)例子就是軟骨缺損的修復(fù)。

　　骨關(guān)節(jié)炎作為一種常見(jiàn)的退行性關(guān)節(jié)疾病，給眾多患者帶來(lái)了巨大的痛苦。其主要特征是關(guān)節(jié)軟骨的磨損和退化，這會(huì)導(dǎo)致患者出現(xiàn)疼痛、僵硬以及功能障礙等一系列癥狀。據(jù)世界衛(wèi)生組織的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全球約有3.5億人深受骨關(guān)節(jié)炎的困擾，并且隨著年齡的增長(zhǎng)，其發(fā)病率呈現(xiàn)出顯著增加的趨勢(shì)。

　　然而，軟骨組織具有特殊的生理特性，它本身并沒(méi)有再生能力。一旦軟骨發(fā)生損傷，往往會(huì)使患者的生活質(zhì)量嚴(yán)重下降。傳統(tǒng)的藥物治療和手術(shù)干預(yù)雖然能夠在一定程度上緩解疼痛癥狀，但都只是治標(biāo)不治本的方法，無(wú)法從根本上解決軟骨缺損的問(wèn)題。

　　在這樣的背景下，水凝膠再次展現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。它可以作為一種理想的支架材料，與軟骨細(xì)胞或干細(xì)胞相結(jié)合，然后注射填充至軟骨缺損部位。

　　水凝膠不僅能夠起到支撐作用，維持關(guān)節(jié)的正常形態(tài)，還可以作為一種關(guān)節(jié)潤(rùn)滑介質(zhì)，大大減少關(guān)節(jié)之間的摩擦，從而有效緩解疼痛和僵硬的癥狀。

　　更為關(guān)鍵的是，它能夠?yàn)檐浌羌?xì)胞或干細(xì)胞提供一個(gè)適宜的生長(zhǎng)環(huán)境，促進(jìn)它們的增殖和分化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)軟骨組織的修復(fù)和再生，使其恢復(fù)正常的生理功能。

　　3D打印黑科技

　　3D打印技術(shù)憑借其逐層堆積材料的獨(dú)特方式，具備了精確構(gòu)建復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的能力，從而實(shí)現(xiàn)個(gè)性化加工，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域引發(fā)了一場(chǎng)意義深遠(yuǎn)的革命性變革。

　　在這一創(chuàng)新技術(shù)體系中，水凝膠作為墨水材料發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。它不僅能夠賦予打印結(jié)構(gòu)類(lèi)似軟組織的特性，使其更貼合人體生理環(huán)境，還可以負(fù)載活細(xì)胞，讓研究人員能夠精確控制水凝膠的結(jié)構(gòu)以及細(xì)胞的分布情況，進(jìn)而構(gòu)建出高度復(fù)雜的生物結(jié)構(gòu)。

　　2019年，以色列特拉維夫大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)成功打印出了首顆具有細(xì)胞、血管和腔室的“迷你心臟”。這顆“迷你心臟”的誕生堪稱(chēng)生物醫(yī)學(xué)工程的重大突破。在制作過(guò)程中，研究團(tuán)隊(duì)使用了由患者自身細(xì)胞誘導(dǎo)而來(lái)的多能干細(xì)胞和水凝膠作為墨水材料。由于使用的是患者自身的細(xì)胞，極大地避免了免疫排斥的問(wèn)題，為后續(xù)的移植應(yīng)用提供了更高的安全性和可行性。同時(shí)，該團(tuán)隊(duì)還在打印過(guò)程中成功實(shí)現(xiàn)了血管結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，這一成果為未來(lái)打印全尺寸功能性人類(lèi)心臟奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　同樣是在2019年，美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)開(kāi)發(fā)了一種名為“FRESH”的創(chuàng)新3D打印技術(shù)，并利用這一技術(shù)，使用水凝膠成功打印出了具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的全尺寸人類(lèi)心臟模型。這一成果進(jìn)一步展示了3D打印技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的巨大潛力，為心臟疾病的研究和治療提供了更為精準(zhǔn)的模型支持。

　　3D打印“會(huì)呼吸的肺”

　　在肺組織工程領(lǐng)域，3D打印人造肺面臨著諸多嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。肺組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，不僅有豐富的氣管，還有環(huán)繞的血管，其中最小的血管直徑僅有300微米。因此，要實(shí)現(xiàn)3D打印人造肺，需要解決一系列關(guān)鍵難題。

　　例如：如何精準(zhǔn)模擬肺功能，實(shí)現(xiàn)氧氣的自由交換；如何確保打印出的血管能夠有效地為組織輸送氧氣；如何兼顧多種不同的管道系統(tǒng)，使其協(xié)同工作。

　　2019年，美國(guó)萊斯大學(xué)針對(duì)這些難題展開(kāi)了深入研究。該校利用數(shù)字光處理3D打印技術(shù)，以水凝膠作為生物墨水，成功構(gòu)建了一個(gè)具有復(fù)雜血管網(wǎng)絡(luò)的“會(huì)呼吸的肺”模型。研究人員在3D打印的水凝膠內(nèi)部，通過(guò)預(yù)留孔洞的巧妙形式，搭建起了一個(gè)纏繞的血管模型以及肺泡結(jié)構(gòu)。在這個(gè)精心構(gòu)建的肺泡結(jié)構(gòu)中，能夠?qū)崿F(xiàn)血液流動(dòng)過(guò)程中紅細(xì)胞的氧氣交換。

　　水凝膠的臨床轉(zhuǎn)化與未來(lái)展望

　　水凝膠因其特性，備受研究人員的青睞，成為研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)全球每年發(fā)表的水凝膠相關(guān)研究論文近3萬(wàn)篇，其中美國(guó)專(zhuān)利約2萬(wàn)項(xiàng)，中國(guó)專(zhuān)利約1萬(wàn)項(xiàng)，顯示出該領(lǐng)域蓬勃發(fā)展的態(tài)勢(shì)。然而，盡管研究熱度持續(xù)高漲，水凝膠在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用仍面臨諸多挑戰(zhàn)。

　　從市場(chǎng)應(yīng)用來(lái)看，水凝膠產(chǎn)品主要分為消費(fèi)品和醫(yī)療產(chǎn)品兩大類(lèi)。

　　在消費(fèi)品領(lǐng)域，水凝膠廣泛應(yīng)用于紙尿褲、衛(wèi)生用品以及面膜、眼膜等美容產(chǎn)品；在醫(yī)療領(lǐng)域，則主要用于隱形眼鏡、退熱貼等二類(lèi)醫(yī)療器械，以及創(chuàng)面敷料等二類(lèi)或三類(lèi)醫(yī)療器械。值得注意的是，這些產(chǎn)品大多局限于體表應(yīng)用，功能相對(duì)單一。截至目前，美國(guó)食品藥品管理局（FDA）批準(zhǔn)的水凝膠植入醫(yī)療器械不足十例，反映出水凝膠臨床轉(zhuǎn)化存在顯著瓶頸。

　　造成這種巨大落差的主要原因在于傳統(tǒng)水凝膠的機(jī)械性能與人體軟組織存在顯著差異。以我們熟悉的豆腐為例，其質(zhì)地柔軟脆弱，在外力作用下容易破碎，韌性較差。傳統(tǒng)水凝膠的強(qiáng)度通常處于千帕級(jí)別，韌性低于每平方米100焦耳，而人體軟組織卻能承受高達(dá)10兆帕的壓力，韌性超過(guò)每平方米1000焦耳 。這種力學(xué)性能的差距使得傳統(tǒng)水凝膠難以滿足體內(nèi)應(yīng)用對(duì)材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和組織整合性的嚴(yán)格要求。

　　針對(duì)水凝膠力學(xué)性能不足的問(wèn)題，科研界進(jìn)行了長(zhǎng)期探索。近十多年來(lái)，通過(guò)構(gòu)建雙網(wǎng)絡(luò)、水凝膠結(jié)晶和鹽析等策略，水凝膠的機(jī)械性能得到了顯著提升。

　　然而，這些改進(jìn)往往以犧牲生物安全性和加工性為代價(jià)。例如，雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠的構(gòu)建過(guò)程需要引入復(fù)雜的小分子單體，存在較高的生物安全風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，這些提升機(jī)械性能的策略往往制備周期長(zhǎng)、能耗高，缺乏大規(guī)模加工的可行性。更重要的是，現(xiàn)有水凝膠技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)水凝膠與細(xì)胞的原位成型，這嚴(yán)重制約了其在組織工程和再生醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。

　　為應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)，我們團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)十余年的潛心研究，開(kāi)創(chuàng)性地開(kāi)發(fā)了一種新型水凝膠技術(shù)。該技術(shù)的核心在于利用特定波長(zhǎng)的光照射，使水凝膠骨架中的光敏基團(tuán)A快速轉(zhuǎn)變?yōu)锽，進(jìn)而交聯(lián)水凝膠骨架中的另一種活性基團(tuán)C，同時(shí)形成仿生微結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)水凝膠的秒級(jí)成型加工。

　　這種創(chuàng)新技術(shù)使水凝膠的強(qiáng)度達(dá)到15兆帕，韌性高達(dá)每平方米5000～6000焦耳，媲美蜘蛛絲；耐疲勞拉伸可達(dá)5萬(wàn)次，超越了醫(yī)用橡膠的性能。

　　此外，水凝膠中的活性基團(tuán)能夠與組織表面的大量氨基官能團(tuán)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)組織黏附，無(wú)需額外固定。這種力學(xué)性能的突破與可加工性和自黏附性的完美結(jié)合，成功克服了傳統(tǒng)水凝膠在力學(xué)性能、加工周期和組織整合能力等方面的轉(zhuǎn)化瓶頸。

　　基于這一技術(shù)突破，我們首次將水凝膠應(yīng)用于創(chuàng)面封閉、止血和促修復(fù)領(lǐng)域。截至目前，該水凝膠技術(shù)已完成300多例臨床試驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)因材料問(wèn)題導(dǎo)致的安全隱患。多中心臨床試驗(yàn)結(jié)果表明，該水凝膠相比現(xiàn)有技術(shù)具有更優(yōu)異的修復(fù)效果。2023年8月，這項(xiàng)基于原創(chuàng)光偶聯(lián)水凝膠技術(shù)的產(chǎn)品獲得國(guó)家藥品監(jiān)督管理局醫(yī)療器械技術(shù)審評(píng)中心批準(zhǔn)，進(jìn)入國(guó)家創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審查通道。同時(shí)，該技術(shù)獲得了《自然-材料》期刊的置頂推薦，并受到中國(guó)科技部、《人民日?qǐng)?bào)》、英國(guó)《每日郵報(bào)》等廣泛報(bào)道。

　　結(jié) 語(yǔ)

　　“水者，何也？萬(wàn)物之本原也。”水是萬(wàn)物的本根和生命的起源。人體約30%由硬組織（如骨骼和牙齒）構(gòu)成，而以皮膚、肌肉和臟器為代表的軟組織則占據(jù)了我們身體的70%。在軟組織中，水的含量尤為豐富，在部分器官中甚至可高于80%。所以說(shuō)“人是水做的”毫不夸張。

　　水凝膠作為一種和人體軟組織高度相似的新型生物材料，在組織工程和再生醫(yī)學(xué)中迸發(fā)出了巨大的潛力，同時(shí)也帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。我們相信，通過(guò)技術(shù)的革新和多學(xué)科交叉合作，水凝膠將深刻改變?nèi)祟?lèi)對(duì)生命和健康的認(rèn)知，同時(shí)也有望在未來(lái)實(shí)現(xiàn)臨床應(yīng)用，為軟組織修復(fù)、器官再生和個(gè)性化醫(yī)療等領(lǐng)域帶來(lái)革命性的變革。

　　-本文刊載于《世界科學(xué)》雜志2025年第6期“大家·科技前沿”欄目；文章根據(jù)筆者在上海市科學(xué)技術(shù)普及志愿者協(xié)會(huì)主辦的“海上科普講壇”上的報(bào)告撰寫(xiě)而成-