关键词：酶促反应凝胶；壳聚糖凝胶；原位凝胶

Multienzyme-Mediated Dynamic Cross-Linking of All-Natural Hydrogels with High Adhesion and Redox Modulation for Rapid Tissue Filling and Repair.  

Journal of the American Chemical Society. 2026. 

 https://doi.org/10.1021/jacs.6c01567

一、设计思路

本研究受生物组织中酶促交联与调控机制的启发，提出了一种由GAO/CAT（半乳糖氧化酶/过氧化氢酶）组成的级联催化动态多糖交联策略，可快速在原位形成全天然水凝胶。GAO是一种单一铜金属酶，能选择性催化伯醇氧化为醛类化合物，尤其针对半乳糖侧链单元中的C6羟基基团。在GAO/CAT催化作用下，半乳糖单元转化为具有反应活性的半乳醛，这些醛随后与含亚胺的多糖（如乙二醇壳聚糖 CHT）形成动态希夫碱键，从而在体内注射时能够快速原位构建多糖水凝胶。与此同时，生成的过氧化氢会被邻近的CAT立即分解为无害的O₂和水，从而最大限度地降低了其潜在细胞毒性。

二、水凝胶的制备

实验中使用了不同比例的半乳甘露聚糖胶（瓜尔胶、塔拉胶和刺槐豆胶）与 CHT（乙二醇壳聚糖）来制备水凝胶。具体而言，将瓜尔胶（5 mg）和CHT（13 mg）在PBS缓冲液（1 mL）中充分搅拌后溶解，随后分别加入新鲜配制的GAO酶（半乳糖氧化酶）溶液（7.2 U）和CAT酶（过氧化氢酶）溶液（770 U）。该混合物浇铸于玻璃模具中，并于25 ºC或37 ºC条件下孵育，从而获得Guar/CHT水凝胶（GC@GAO/CAT水凝胶）。采用相同工艺，通过调整半乳甘露聚糖或CHT的浓度，可制备含有其他多糖组分及不同配比的水凝胶。此外，GC@GAO水凝胶的合成也参照上述流程进行，但未添加CAT酶。

三、设计优势

实现了底物-酶-结构一体化的动态交联水凝胶，该水凝胶无需预修饰，无需自由基或外源引发剂，具有可注射、快速成胶、力学自适应及抗氧化抗炎特性。可用于壳聚糖等氨基多糖凝胶的制备。

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