De Novo Design of Functional Coassembling Organic–Inorganic Hydrogels for Hierarchical Mineralization and Neovascularization

包含有机和无机成分的合成纳米结构材料提供了一种独特、强大且用途广泛的材料类别，由于不同成分的固有特性具有独特但互补的性质，基于合成纳米粘土（Laponite，Lap）和肽两亲物（PAs，PAH3）构建了一个超分子系统，该系统经过合理设计，可以共同组装成具有高结构完整性和一系列生物活性的纳米结构水凝胶。利用光谱和散射技术以及分子动力学模拟方法来确认PAH3纳米纤维静电吸附并符合Lap的表面纳米盘。电子和原子力显微镜也证实了与Lap共同组装后PAH3纳米纤维的直径和表面积增加。动态振荡流变学表明，共组装的 PAH3-Lap水凝胶显示出高刚度和稳健的自愈行为，而气体吸附分析证实了分层和不均匀的孔隙率。此外，三维 (3D) 矩阵内的这种独特结构为高纵横比羟基磷灰石纳米棒的成核和分层组织提供了空间限制，使其成为 3D 矩阵内明确定义的球形簇。有机-无机PAH3-Lap水凝胶的适用性在体外进行了评估使用人骨髓来源的基质细胞 (hBMSC) 和体外使用鸡绒毛尿囊膜 (CAM) 测定。结果表明，有机-无机PAH3-Lap水凝胶促进人体骨骼细胞增殖，并在矿化后与 CAM 整合，被血管浸润，刺激细胞外基质产生，并促进相对于对照的大量矿物质沉积。