海南师范大学林强：创新仿生水凝胶：二氧化钛/羟基磷灰石增强特性！|二氧化钛|壳聚糖|林强|水凝胶|海南师范大学|磷灰石|纳米|超导材料

该文章旨在通过使用二氧化钛纳米颗粒和羟基磷灰石纳米颗粒作为增强剂，制备具有生物活性的海藻酸-壳聚糖-明胶复合水凝胶，以解决海藻酸水凝胶在组织工程应用中的缺陷。研究创新点包括：采用羟基磷灰石纳米颗粒作为内源交联剂，采用交替静电组装技术修饰壳聚糖和明胶，以及研究二氧化钛纳米颗粒对复合水凝胶的孔隙结构、机械性能、生物活性等的影响。结果表明，二氧化钛纳米颗粒能有效调控复合水凝胶的孔隙结构、机械性能、降解性能、矿化能力等，从而改善其生物活性。这项研究为制备性能优异的生物医用复合水凝胶提供了新思路。

图1. (a) Alg/TiO2/HAP-CS-GT复合水凝胶的实物照片；复合水凝胶孔结构扫描电镜图像：(b) Alg/HAP-CS-GT, (c) Alg/0.5%TiO2/HAP-CS-GT, (d) Alg/1.0%TiO2/HAP-CS-GT, (e) Alg/1.5%TiO2/HAP-CS-GT和(f) Alg/2.0%TiO2/HAP-CS-GT。

图2. Alg/1.0%TiO2/HAP-CS-GT复合水凝胶横截面的EDX光谱。

图3. 复合水凝胶的压缩强度：(a) Alg/HAP-CS-GT, (b) Alg/0.5%TiO2/HAP-CS-GT, (c) Alg/1.0%TiO2/HAP-CS-GT, (d) Alg/1.5%TiO2/HAP-CS-GT和(e) Alg/2.0%TiO2/HAP-CS-GT。

图4. (A) Alg/HAP-CS-GT和Alg/TiO2/HAP-CS-GT复合水凝胶的傅立叶变换红外光谱；(B) X射线衍射；(c) 热重分析曲线；(D) 差示扫描量热分析曲线。其中(a) Alg/HAP-CS-GT, (b) Alg/0.5%TiO2/HAP-CS-GT, © Alg/1.0%TiO2/HAP-CS-GT, (d) Alg/1.5%TiO2/HAP-CS-GT, (e) Alg/2.0%TiO2/HAP-CS-GT和(f) TiO2纳米颗粒。

图5. (A) 复合水凝胶的吸水率；(B) 生物降解率：(a) Alg/HAP-CS-GT, (b) Alg/0.5%TiO2/HAP-CS-GT, (c) Alg/1.0%TiO2/HAP-CS-GT, (d) Alg/1.5%TiO2/HAP-CS-GT和(e) Alg/2.0%TiO2/HAP-CS-GT。

图6. (a, b) Alg/HAP-CS-GT和(d, e) Alg/1.0%TiO2/HAP-CS-GT复合水凝胶表面形成的磷酸钙层扫描电镜图像；(c) Alg/HAP-CS-GT和(f) Alg/1.0%TiO2/HAP-CS-GT复合水凝胶磷酸钙层的EDX能谱。

图7. MC3T3-E1细胞在纳米复合水凝胶上培养2天的扫描电镜图像：(a) Alg/HAP-CS-GT, (b) Alg/0.5%TiO2/HAP-CS-GT, (c) Alg/1.0%TiO2/HAP-CS-GT, (d) Alg/1.5%TiO2/HAP-CS-GT和(e) Alg/2.0%TiO2/HAP-CS-GT。

图8. MC3T3-E1细胞在Calcein-AM染色后的荧光图像：(A) Alg/HAP-CS-GT, (B) Alg/0.5%TiO2/HAP-CS-GT, (c) Alg/1.0%TiO2/HAP-CS-GT, (D) Alg/1.5%TiO2/HAP-CS-GT和(E) Alg/2.0%TiO2/HAP-CS-GT复合水凝胶上培养2天：(1) 明场，(2) 红通道和(3) 绿通道。

图9. (A) MC3T3-E1细胞在复合水凝胶上培养2天和5天的增殖活性；(B) MC3T3-E1细胞在复合水凝胶上培养7天的分化：(a) Alg/HAP-CS-GT, (b) Alg/0.5%TiO2/HAP-CS-GT,(c)Alg/1.0%TiO2/HAP-CS-GT, (d) Alg/1.5%TiO2/HAP-CS-GT和(e) Alg/2.0%TiO2/HAP-CS-GT。