西安交大郭保林教授与憨勇教授团队 Mater. Horiz. 封面综述：用于伤口修复和止血的超分子水凝胶

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皮肤是人体最重要的器官之一，可与外界环境直接接触，感受外界刺激，调节体温，保护身体免受外界伤害等。虽然大多数常见的皮肤损伤可以自愈，但多种因素可能导致各种各样的伤口愈合问题，致使伤口修复困难。水凝胶因其高含水量、柔韧性好、类细胞外基质结构及良好的生物相容性，成为了最具竞争力的伤口敷料。尤其，超分子水凝胶因其独特的交联作用和高可设计性，在止血和伤口修复领域受到越来越多的关注。超分子水凝胶通过大分子和/或小分子间可逆的非共价相互作用(氢键、静电相互作用、疏水相互作用、主客体相互作用、金属配位或其他相互作用)形成。当外界环境发生变化或受到人工刺激时，非共价键会发生断裂或重组，表现出可逆溶胀、凝胶-溶胶转化、刺激响应的可注射性、自愈性、形状记忆等特性，这些性质使超分子水凝胶在伤口敷料领域独具特色。但关于超分子水凝胶在止血和伤口修复应用方面还缺少深入分析的综述性论文。

近日，西安交通大学郭保林教授、憨勇教授与赵鑫副教授发表的综述，系统地阐述了超分子水凝胶的交联方式及其原理、网络结构及其与水凝胶性能的关系，并总结了超分子水凝胶在快速止血和促进伤口修复方面的作用。

超分子水凝胶的主要交联作用包括氢键、静电相互作用（离子相互作用）、疏水相互作用、主客体相互作用、金属配位作用等。由多个氢键交联的水凝胶具有与共价交联水凝胶相当的力学性能，大多数呈现良好的自愈合性；利用静电相互作用可制备自愈合超分子水凝胶，提高水凝胶的交联密度；基于疏水相互作用的水凝胶中的疏水结构域可用于装载难溶性药物或活性物质，且水凝胶呈现自愈、刺激响应等性质；通过主客体相互作用制备的超分子水凝胶具有自愈和剪切变稀的特性，也可以用来增加水凝胶的交联密度，改善水凝胶力学性能；金属配位可用于制备自愈合和刺激响应的超分子水凝胶，并可将水凝胶与其他优良性能结合起来，如根据各种配位键的不同内在性质构建药物控释体系。

超分子水凝胶的网络结构有单网络、双网络、三网络和多网络结构。单网络超分子水凝胶通常具有较差的机械性能，但这些性质可以得到改善。大多数单网络超分子水凝胶由于交联较弱，呈现很好的可逆性能。多交联单网络水凝胶的交联组合更加多样和灵活，使它们能够对各种刺激做出反应，同时具有更好的机械性能。与单网络超分子水凝胶相比，双网络超分子水凝胶的力学性能有所增强，两个网络的协同或单独工作的能力大大增强了其结构的可设计性。三网络和多网络超分子水凝胶在力学性能、可设计性和可逆性方面表现突出，但与此同时，网络之间的关系和相互作用变得更加复杂，提高了在交联、网络设计和原材料选择方面的研究门槛。

超分子水凝胶在伤口修复方面的功能主要包括抗菌、组织黏附、物质递送、抗炎/抗氧化、促进血管生成等，在止血方面主要依靠物理封堵和/或促凝血来实现。促进伤口修复的功能在整个伤口愈合过程中是相互关联的，这为超分子水凝胶敷料领域的研究奠定了深厚的基础。随着超分子水凝胶交联新方法的出现和多网络结构体系的不断完善，未来将会有越来越多的新功能被引入到超分子水凝胶中。它们可以单独出现，也可以在伤口愈合领域以不同的组合出现。止血方面，采用多种方式促进凝血的策略提高了制备超分子水凝胶促进凝血的选择性和灵活性，但与此同时，其实现过程也会相对复杂。物理封堵与促凝血相结合的新型止血策略颇具竞争力，因为止血方法的多样性使水凝胶在伤口止血过程中发挥更灵活的作用。具有多种止血成分协同作用的超分子水凝胶也有报道，这些工作将为今后止血超分子水凝胶的发展铺平道路。

未来，超分子水凝胶将以其独特的动态非共价交联特性和各种生物医学应用在市场上发挥重要作用。尽管超分子水凝胶敷料的一系列优异性能已逐渐被研究者所认识，但这些材料的使用在很多方面仍然存在不可忽视的局限性，如交联策略(交联相互作用的选择条件和各种交联作用组合的合理性)、水凝胶网络设计(网络与水凝胶性能之间的关系、多个网络之间的复杂关系)和多个功能之间的复杂关系(功能实现方式、各种功能之间的相互干扰)。在已有研究成果的基础上，有必要对超分子水凝胶的结构设计和功能配置进行优化。临床转化问题也需要持续关注，以更好地解决实际治疗中的问题。我们相信未来超分子水凝胶会得到更好的发展，进一步拓宽超分子化学、水凝胶材料、创面敷料等领域的发展路径。随着新制备方法的不断采用和各种策略的合理整合，未来将设计和制备出功能更新颖、性能更好的超分子水凝胶敷料。

这篇综述发表在了Materials Horizons期刊，并被邀请作为封面报道。西安交通大学前沿科学技术研究院郭保林教授、材料科学与工程学院憨勇教授和赵鑫副教授担任通讯作者，材料科学与工程学院硕士生卓劭闻担任第一作者。

原文链接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2024/MH/D3MH01403G

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