科技日报记者 张佳欣

据发表在最新一期《自然》杂志上的一篇论文称，韩国基础科学研究所研究人员在生物材料技术和康复医学方面取得了重大进展。他们开发出一种用导电水凝胶形式的“可注射组织假体”治疗肌肉损伤的新方法，并将其与机器人辅助康复系统相结合。这为生物电子设备领域带来了一种全新方法，并有望作为康复支持的软组织假体。

这种新型水凝胶系统（IT-IC）可以保护凝胶免受外力破坏。传统的共价交联水凝胶（例如甲基丙烯酸透明质酸，简称为MeHA），由于注射过程中共价键的破坏而发生碎裂，但IT-IC水凝胶由于含有联苯结构，多个键的应力消散保持了共价键并允许注射到狭窄区域。
图片来源：韩国基础科学研究所（IBS）

长期以来，针对肌肉损伤的传统康复方法一直围绕高效闭环式步态康复系统，该系统融合了轻型外骨骼和可穿戴或可植入设备。然而，现有电子材料的机械性能和刚性使其与软组织不兼容，会导致摩擦和潜在的炎症，阻碍患者康复。

为克服这些限制，研究人员转向了通常用作皱纹平滑填充剂的透明质酸。利用这种物质，他们开发了一种用作“组织假体”的可注射水凝胶，它可在肌肉或神经组织再生时，暂时填补缺失的组织间隙。

这种材料的可注射性使其与传统的生物电子设备相比具有显著的优势。由于这种水凝胶高度“组织样”的特性，其能与生物组织无缝接合，并且可轻松地施用于难以到达的身体部位，而无需进行侵入性手术。水凝胶中的可逆和不可逆交联能适应注射过程中的高剪切应力，确保了优异的机械稳定性。这种水凝胶还含有金纳米颗粒，使其具有良好的电学性能。它的导电特性允许电生理信号在损伤组织的两端之间有效传输。此外，这种水凝胶是可生物降解的。

研究人员在啮齿动物模型中进行了测试。为了模拟肌肉损失和损伤，他们从动物的后腿上移走了一大块肌肉。通过注射水凝胶和植入两种可伸缩的组织接口设备来进行电感应和刺激，研究人员能够改善“受伤”的动物的步态。在肌肉电信号的引导下，水凝胶假体与机器人辅助相结合，在没有神经刺激的情况下，共同帮助改善了动物的步态。此外，在使用导电水凝胶填充肌肉损伤后，肌肉组织再生得到了长期有效的改善。