这篇在《Nature》上发表的论文，其目标设定可谓是一项前所未有的挑战。在此之前，尽管科研人员为此付出了数十年的辛勤探索，但始终未能实现显著的突破。软骨，这个生物体中的神奇存在，既坚硬又富有韧性，堪称自然界的奇迹。正是这种特殊的性质，让它成为我们身体中的“减震器”，在我们奔跑、跳跃时，承受并分散着巨大的能量，守护着我们的骨组织和肌肉组织不受损伤。然而，当软骨遭受严重且不可逆的损伤时，患者的生活质量将不可避免地受到严重影响。

因此，材料科学家们一直在努力探索替换软骨的可能性。他们试图制造出一种人工支架，其性质尽可能接近天然软骨，以期在生物降解的过程中帮助软骨自我再生。然而，这个过程并不简单，因为人造材料往往难以同时兼具刚度和韧性。坚硬的材料往往容易脆裂，无法与天然软骨相提并论。面对这样的困境，科学家们开始转向大自然寻求启示。傅凌岚在接受《中国科学报》采访时说：“原生软骨之所以既坚硬又韧性，很大程度上是因为其内部的蛋白质和其他分子形成的相互缠绕的网络结构。这种分子链的缠结有助于耗散能量，同时增强材料的强度。因此，我们决定尝试在蛋白质水凝胶网络中引入链缠结，以模仿软骨的这种结构和性质。” 与传统的聚合物水凝胶相比，蛋白质水凝胶具有更好的生物相容性，更容易在生物体内降解。更重要的是，我们还可以通过基因工程技术精确控制蛋白质序列，从而引入具有特定功能的蛋白质基团。这样的尝试不仅为软骨再生提供了新的可能性，也为人类医学的发展注入了新的活力。

傅凌岚向我们揭示了一个令人振奋的科研突破。你知道吗，过去我们所熟悉的蛋白质水凝胶，大多都显得柔软无力，这极大地限制了它们在实际应用中的潜力。但傅凌岚和他的团队不甘于此，他们决心打破这个局限。想要让水凝胶变得坚硬，他们首先需要引入链缠结。然而，传统的串联球状蛋白链长并不足够，使得分子间的缠结成为了一个难题。面对这样的挑战，他们不得不寻找新的方法。于是，他们巧妙地对串联球状蛋白进行了化学解折叠。这个过程就像解开一团复杂的毛线球，让原本紧凑的肽链得以舒展，变得更加细长。

这些伸展开的肽链，仿佛无数条细细的丝线，相互交织、缠结，使得材料的物理交联密度大大增加。但这还不是终点。他们进一步利用光化学交联和蛋白质复性等先进手段，对材料进行了精细的调控和优化。这样的处理不仅使得蛋白质网络更加紧密，而且赋予了材料更强的韧性和抗疲劳性。想象一下，当受到外力作用时，这些原本折叠的蛋白就像弹簧一样，通过解折叠吸收能量，使得整个材料更加坚韧而不易破裂。这样的设计，使得他们最终获得了一种既坚硬又具有韧性的新型蛋白质水凝胶。令人瞩目的是，这种新材料的硬度相比天然蛋白交联后的软材料提高了惊人的40倍！而且，它的压缩模量更是高达1.7 MPa，这与我们身体中的软骨组织相媲美。

更令人兴奋的是，这种水凝胶在经过600多次的反复快速压缩后，依然保持着出色的性能，没有出现明显的疲劳和损伤。“这个结果让我们非常振奋！”傅凌岚难掩激动之情。确实，这一突破不仅为我们打开了一个全新的材料应用领域，更为未来生物材料的发展提供了无限可能。

傅凌岚与导师李宏斌合影

在充满希望的2020年，他们曾怀揣着对科学的热爱，满怀激情地将这项革命性的研究成果投向了全球顶尖的学术期刊Nature。然而，命运似乎给他们开了一个小小的玩笑，他们的稿件并未获得预期的认可，遭到了拒稿的待遇。不过，值得一提的是，三位审稿人都对这个新材料展现出了浓厚的兴趣，他们期待能在生物体内亲眼见证这种材料修复软骨的神奇效果。对于课题组而言，这无疑是一个巨大的挑战。毕竟，他们过往的经验中鲜少涉及动物实验这片神秘的领域。但正是这次挑战，让他们看到了突破自我、探索新知的机遇。于是，李宏斌教授毅然决然地接受了这个挑战，他决定带领团队迎难而上，勇攀科研高峰。为了验证新材料在生物体内的效果，他们与南京大学医学院附属鼓楼医院的蒋青教授团队紧密合作，利用兔子构建了动物实验模型。两年的漫长探索与无数次的实验尝试，终于迎来了令人振奋的喜讯。在膝关节软骨受损的兔子体内植入蛋白水凝胶后，仅仅12周的时间，这些兔子的膝关节软骨便展现出了明显的再生迹象。研究人员进一步检测了这些新生组织，发现它们的理化性质与天然软骨极为相似。更为惊喜的是，兔子体内既未出现未降解的凝胶残留物，也未产生任何排异反应。这一发现无疑为新材料在生物体内的应用提供了有力的支持。有趣的是，在探索过程中，他们发现软骨的再生效果与蛋白质水凝胶的硬度之间存在着一种比想象中更为复杂的关联。偏硬的凝胶似乎比偏软的凝胶在修复软骨方面效果更好，这可能是因为较高的硬度使得凝胶与骨骼和软骨组织的相容性更佳，从而为身体提供了有效的再生线索。然而，当水凝胶的硬度过高时，修复效果却会受到影响，可能是因为这样的凝胶在体内降解速度过慢。在补充了完整的动物实验结果后，他们信心满满地将论文重新提交给了Nature。这一次，他们的努力终于得到了认可，论文很快便通过了审稿。李宏斌教授笑谈道：“动物实验确实比一般的材料学研究周期要长得多。我们在第一次被拒稿后，整整补了两年的动物实验才得到这个结果。但这一切都是值得的，因为我们为科学界带来了一个全新的突破。”

傅凌岚