如果有一天人类的器官都能像汽车零件一样修修补补，那我们是否可以打败疾病、衰老乃至死亡的终极宿命？近日，麦吉尔大学 Luc Mongeau 教授和李剑宇教授团队开发了一种用于器官修复的新型可注射水凝胶，由于含有多孔的双网络而被 称为 PDN（porous double networks）。一旦注射到体内，PDN 水凝胶便会形成一个稳定的多孔结构，允许活体细胞在上面生长以修复人类受损的器官。
人体器官所承载的机械动能是对再生医学和植入物的巨大挑战。其中一个极端的例子是声带，它可以说是人体中机械动力最强的器 官。目前，声带损伤的患者需要反复注射水凝胶，原因是现有的水凝胶植入物在动态载荷下容易断裂。不断跳动的心脏也是如此。
为了验证这款新型水凝胶的韧性，麦吉尔大学团队对其进行了严酷的“终极挑战”。令人惊喜的是，PDN 水凝胶在以每秒 120 次的速度振动超过 600 万次后仍然完好如初，而同类产品早已因为压力被撕成碎片。同时，PDN 水凝胶可以支持细胞在尺寸超过 60 毫米的器官大小的支架中的细胞存活，这是所知的文献报道中的最大值。
麦吉尔大学在新闻稿中称，PDN 水凝胶“结合了化学、物理、生物学和工程学的前沿知识，可以修复心脏、肌肉和声带的重大损 伤，是再生医学的重大进步”。
相关论文以 Injectable, Pore-Forming, Perfusable Double-Network Hydrogels Resilient to Extreme Biomechanical Stimulations 为题，发表在 11 月 22 日的 Advanced Science 期刊上。
为了更好地理解这款生物水凝胶的原理和其背后的故事，学术头条英文专访了论文的作者之一，麦吉尔大学机械工程专业博士生鲍 光宇。
2020 年，鲍光宇曾作为第一作者在英国皇家化学学会的 Materials Horizons 杂志上发表了名为 Triggered micropore-forming bioprinting of porous viscoelastic hydrogels 的论文，详细介绍了用生物打印技术制造出的高度联通且具有细胞大小孔径的多孔水凝 胶。
在“修补”人类器官的研发之路上，鲍光宇和李剑宇教授团队里的其他科学家们一直在不断地精进。
鲍光宇在接受学术头条采访时表示，人体组织需要血液循环和机械韧性才能发挥作用。水凝胶是含有大量水的聚合物链网络。它们经常被用作可注射植入物来修复受伤的组织。然而，现有的可注射水凝胶孔隙很小（大约 10 纳米）且缺乏韧性和强度（就像果冻和豆腐)。它们不适合用来制造器官大小的植入物，也不能在机械活动的组织（如心脏、肌肉和声带）的动态环境中存活。
鲍光宇认为，他们的水凝胶将有助于修复具有机械活动的软组织。它们将有更长的使用周期，并有可能提供更好的治疗效果。同时这款水凝胶还可以对科学研究做出贡献，例如在微流控设备（microfluidic devices，见备注）中进行 3D 细胞培养。与其他水凝胶系统不同，他们的水凝胶可以注入到微流控设备中，而不会堵塞（流体）通道。
鲍光宇对科学研发工作充满热情，他利用自己在材料科学、力学、化学和生物学方面的知识，利用工程解决方案来解决现有的医疗保健问题。他很幸运有两位学识渊博且大力支持他的导师，Luc Mongeau 教授和李剑宇教授。他们总是鼓励他专注于世界上最具挑战性的问题，并给予他自由探索自己的研究方向。他的同事们协同合作，勤勉专注。他们互相互补，喜欢一起集思广益。他很喜欢他们实验室友好和充满活力的环境。