维度网讯，来自美国加州大学河滨分校和罗文大学的研究人员开发出一种能够自行产生氧气的生物工程补片，解决了组织工程学中一个长期存在的难题。该研究由加州大学伯克利分校、德克萨斯州塔尔顿州立大学和洛杉矶特拉萨基生物医学创新研究所共同参与，成果发表在《通讯-材料》期刊上。

研究团队将这一平台命名为智能自供氧组织系统(SSOT)。该自供氧组织系统通过向一种特制的含水凝胶中通入微弱电流，利用电解作用将水分子分解为氧气和氢气，氧气可按需直接释放到周围组织中，不依赖血液流动。在人体内，细胞通常只有在周围约100至200微米范围内存在血管时才能存活，这大约相当于两根头发的宽度。要构建足以临床使用的厚组织，内部细胞会因距离血管过远而难以存活。此前尝试的携氧分子、多孔支架以及刺激新血管形成的生长因子等方法，均未能在新血管系统建立前的关键窗口期内可靠维持细胞存活。

SSOT通过支架内部产生氧气来应对这一难题。该凝胶结合了GelMA和一种由胆碱制成的生物离子液体，胆碱是人体自然产生的一种营养物质。二者共同形成一种导电、具有粘性的水凝胶，研究团队称之为BioGel，它既作为传导电流的电解质，也为细胞生存和生长提供环境。驱动反应的电极有两种版本：一种采用铂材料，另一种采用由磷酸钴、一种名为Laponite的粘土状矿物和GelMA制成的复合电极，该复合电极配方专门设计为可利用挤出式生物打印机3D打印成定制形状。添加4%浓度的生物离子液体后，与单纯GelMA相比，凝胶刚度增加一倍以上，酶降解显著减缓。单纯GelMA在胶原消化酶作用下三天内质量损失超过90%，而BioGel配方在相同条件下整周仅损失约25%。

在实验室细胞培养测试中，研究人员将三种不同的人体细胞类型嵌入自供氧组织系统构建体，并置于严重缺氧环境中。两周后，SSOT组细胞存活率因细胞类型不同在74%至79%之间，无供氧系统的存活率降至38%至46%。该平台还增加了VEGF蛋白的分泌。在大鼠皮下植入测试中，28天后免疫反应极小，巨噬细胞浸润程度很低。在糖尿病小鼠伤口愈合试验中，使用电池供电的SSOT补片治疗的小鼠在33天内显示出显著的伤口闭合，组织分析证实有有序的胶原蛋白形成和正常的皮肤层再生。该系统以1伏电压运行，并在30天的开关循环中保持了稳定的电化学性能。

研究题为“一种用于生物工程组织构建体局部和持续供氧的智能自供氧系统”，作者包括Vaishali Krishnadoss等多名研究人员。

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