水凝胶是一类以水为分散介质的软物质材料，因其类似于生物组织的富水多孔的特征，广泛应用于组织工程等生物医学领域。3D生物打印领域的重要问题就是设计出满足多重生物打印需求的水凝胶体系。当前的商业打印凝胶包括天然多糖、丝素蛋白和多肽等，都不能很好的兼顾快速打印成型和凝胶高强度这两大需求。

日前，化学系功能纳米复合凝胶课题组开发出酶引发聚合温和制备高强度超分子-高分子复合水凝胶的新途径。该体系将打印成型和凝胶强化两个步骤分开，有望得到高强度的可打印凝胶体系：首先多肽凝胶因子在水中通过氢键和π-π堆积等亲疏水作用自组装形成弱的第一重凝胶网络，作为易于挤出成型的凝胶材料；然后负载在第一重凝胶中的酶催化聚合体系和高分子单体能够在室温下缓慢生成高分子链，对前述的凝胶网络的骨架进行交联强化（图a）；最后得到的复合水凝胶在保持超分子胶的生物相容性、自修复和可降解性的同时，机械强度得到极大程度的提高以适应组织工程材料的需求。

这一研究成果 “Printable Hybrid Hydrogel by Dual Enzymatic Polymerization with Superactivity”发表在国际知名期刊Chemical Science（2016，DOI: 10.1039/C5SC02234G，IF = 9.211）上，第一作者为课题组博士研究生位青聪同学。以该课题组开发的温和酶催化聚合体系为关键基础，这种聚合途径不需要使用其它热、光、射线等外界条件，条件温和且对生物体系干扰小， 相关前期工作相继发表于ACS Nano、Chemical Science和 Biomaterials等杂志。结合当前的3D打印成型技术，能成功构建可拉伸压缩的凝胶模块，进一步负载细胞实现3D生物打印为打印器官提供基础（图b和c）。上述研究成果得到了国家自然科学基金等项目的支持。该工作是功能纳米复合凝胶课题组与中国科学院上海硅酸盐研究所的吴成铁教授、日本冲绳科技大学院大学张晔教授、同济大学附属同济医院程黎明教授等研究团队跨学科合作的成果。

功能纳米复合凝胶课题组（由王启刚教授组建于2011年）还立足于学科交叉，开展应用基础研究，积极支持学生参与创新创业训练，指导一个项目小组获得2015年“赢创中国高校创意大赛”冠军，指导两个项目小组参加第二届“创青春”全国大学生创业大赛同济大学选拔赛并入围决赛。