香港大学机械工程系的研究团队最近在可注射水凝胶领域取得了显著进展，成功开发出一种纤维凝胶。这一创新有效解决了可扩展制造和按需药物释放的难题，同时展现了优异的生物相容性和血管化潜力。
该研究小组由香港大学机械工程系的何长深教授及其合作伙伴、香港大学深圳医院的杜嘉祥教授团队，以及普林斯顿大学机械及航空航天工程系的Howard Stone教授和Janine Nunes博士共同领导。
这一最新研究成果已发表在《先进材料》期刊上。
可注射水凝胶因其微创性和适应不规则部位的能力，在伤口愈合中具有重要意义。然而，制造的可扩展性、特性匹配和按需药物释放的挑战，限制了对内源性细胞方向的生物物理线索的控制。
研究团队设计并制造了一种无油、无反应、仿生、可注射且完全可伸缩的纤维凝胶，专用于伤口愈合。港大机械工程系的博士生沈艳婷和博士后刘元博士首次发现，通过简单调整超细纤维的长度，可以精确定制可控的物理化学特性和药物释放曲线。
他们发现，纤维凝胶的机械性能与微纤维的长度密切相关。较短的微纤维使得纤维凝胶表现出较低的硬度和更流体的特性，从而加快药物释放速度。相对而言，较长的微纤维则使纤维凝胶更坚硬，表现出固体特性，导致药物释放速度减缓。
利用这一可控特性，研究人员设计了一种能够同时以不同释放速度释放多种药物的系统，克服了现有水凝胶系统的不足。大量体外实验表明，纤维凝胶具有良好的生物相容性，并有助于血管形成。
这一发现突破了传统水凝胶给药的局限性。纤维凝胶具备适应不同组织的可控理化特性，在开发先进治疗方法和治疗手段方面展现出巨大潜力。
为了研究纤维凝胶在组织再生中的应用，研究人员使用小鼠切除皮肤模型进行了体内诱导实验。结果显示，与商业凝胶相比，纤维凝胶显著促进了伤口愈合，新组织再生速度加快，健康新生组织的形成也得到了验证。此外，研究人员通过双层纤维-凝胶模型展示了不同药物以不同速率释放的效果，进一步提高了伤口愈合的效率。
“我们对纤维凝胶的研究为药物的可控释放率和伤口愈合所需的可调物理化学特性提供了重要见解，”观察这一过程的博士生沈彦廷表示，他强调了纤维凝胶以不同速率释放不同药物对伤口愈合的显著影响。“这种创新方法显著加快了愈合速度，促进了完整新组织的形成。”
沈教授对此次合作持乐观态度：“我们的多学科研究合作使我们能够从微流体、水凝胶和药物输送等多个角度解决伤口愈合问题，从而开发出纤维凝胶。”这种新型水凝胶在满足更多功能和兼容性需求的关键医疗领域展现出巨大潜力。
香港大学与普林斯顿大学的成功合作，得到了香港研究资助局“研究影响基金”的支持，体现了跨境合作的力量，并突显了汇聚专业知识推动再生医学领域开创性研究的重要性。
沈教授和他的团队致力于推动科学与工程发现的边界，并促进生物医学领域的创新。他相信这项研究为广泛生物医学应用的材料系统开辟了新的可能性，包括感染性疾病的治疗剂输送和组织再生。
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