基于氧化透明质酸水凝胶的神经组织工程研究：基质刚度对原代神经元的影响

　　本研究开发了氧化透明质酸（OHA）与明胶（GEL）通过微生物转谷氨酰胺酶（mTG）介导的Schiff碱反应交联形成的水凝胶系统，通过调控组分浓度实现基质刚度（0.1 kPa–1 MPa）的可控调节，证实中等刚度（～0.5 kPa）最利于原代神经元存活与发育，为神经修复材料设计提供了关键力学微环境优化策略。

　　

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Materials

透明质酸粉末（平均分子量：0.6–1.0 MDa）购自英国Carbosynth公司。实验使用Hank平衡盐溶液（HBSS）、杜尔贝科磷酸盐缓冲液（DPBS，不含Ca²⁺/Mg²⁺）、钙黄绿素AM、DAPI染料、高/低葡萄糖DMEM培养基、GlutaMAX添加剂、Neurobasal神经元培养基、B27补充剂及DMEM/F12混合培养基。

Sample preparation

样品制备过程中发现，较高浓度水凝胶的操控性和形态更优。低浓度样品难以处理且形状不规则，而高浓度样品均呈现高度一致的圆柱形，表面平整且与模具轮廓吻合。降低组分浓度会导致结构稳定性下降。

Conclusion

本研究提出了一种基于NaIO₄氧化透明质酸的新型材料体系，适用于软组织与神经组织工程。通过调整聚合物含量和交联剂（mTG）浓度制备六种水凝胶，压缩试验表明：仅当mTG含量较低时，高聚合物浓度水凝胶的刚度可匹配脑组织软力学特性（0.1–1.5 kPa）。微观结构分析证实交联密度与网格尺寸是调控力学性能的关键机制。神经元培养实验显示，中等刚度（～0.5 kPa）条件下神经元存活率与发育状态最优，证明OHA-GEL系统在脑组织工程中的应用潜力。

CRediT authorship contribution statement

Markus Lorke： 原始草案撰写，实验研究

Sonja Kuth： 文稿审阅与编辑

Renato Frischknecht： 审阅与监督指导

Aldo R. Boccaccini： 审阅、监督与资金获取