几丁质是自然界中蕴藏量第二的天然高分子，广泛存在于甲壳类动物的外壳、昆虫的甲壳和真菌的胞壁中，具有可再生、可降解、生物相容性好、成本低廉等优势。由于水凝胶材料具有独特的形态、刚度、对不同类型分子的渗透性和与细胞外基质相似的特性，几丁质水凝胶是临床医学、组织工程、人造器官和数字医学等研究和应用领域的首选材料之一。然而由于分子内和分子间氢键的存在，几丁质不易溶解于一般溶剂中，导致其可加工性不足，严重限制了其利用。目前制备几丁质水凝胶的常用策略是在特殊的溶液体系中溶解几丁质，然而这些特殊体系过于严苛。因此，开发一种绿色、高效的几丁质水凝胶制备策略具有重要意义。
近日，中国科学技术大学俞书宏院士团队从可溶于弱酸的壳聚糖出发，基于壳聚糖凝胶的化学转化成功实现了几丁质水凝胶的绿色高效制备。水凝胶内酰胺键的形成使的几丁质水凝胶具有优异的力学性能、体外抗溶胀和抗过快降解的能力，并对极端温度、极端酸碱和各种有机溶剂有较好的耐受性等。通过辅助冷冻铸造策略，进一步构建了几丁质水凝胶的各种仿生结构，这既赋予了几丁质水凝胶各种各向异性特征，也加速了溶剂交换过程从而缩短了制备时间。该几丁质水凝胶还展现出高含水量、高抗污能力、无细胞毒性等优异性能，有望在生物医学领域实现临床应用。论文第一作者为中国科大博士研究生刘瑞瑞，通讯作者为中国科大俞书宏院士、茅瓅波副研究员以及安徽医科大学周咏副教授。
图1几丁质水凝胶的制备示意图。（a）水不溶性的几丁质原料；（b）通过几丁质脱乙酰化获得的壳聚糖；（c）壳聚糖凝胶。（d）通过绿色化学转化策略获得的几丁质水凝胶。
图2几丁质水凝胶的基本特性。（a）未乙酰化壳聚糖凝胶和（b）乙酰化水凝胶的光学图像。（c）几丁质水凝胶的扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜图像，标尺均为10微米。（d）壳聚糖和几丁质水凝胶的傅里叶变换红外光谱图。（e）几丁质水凝胶和壳聚糖水凝胶的拉伸应力-应变曲线。（f）几丁质水凝胶和壳聚糖水凝胶的弹性模量和含水量。
图3 仿生各向异性几丁质水凝胶。（a）仿珍珠母和（b）仿木材的几丁质水凝胶的扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜图像，标尺均为50微米。仿生各向异性几丁质水凝胶在不同方向上的（c）压缩弹性模量和（d）传质能力。
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