導(dǎo)讀——

組織修復(fù)與再生是臨床醫(yī)學(xué)的核心難題，智能水凝膠憑借高含水量、優(yōu)異生物相容性、可降解性與刺激響應(yīng)特性，成為組織工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

主要內(nèi)容

近日，哈爾濱醫(yī)科大學(xué)團(tuán)隊(duì)在BIO Integration發(fā)表了題為“Smart Hydrogels Empowering Tissue Repair: Material Design, Emerging Applications, Repair Mechanisms, and Future Challenges”的綜述，全面梳理智能水凝膠的分類、交聯(lián)策略、理化與生物學(xué)特性，系統(tǒng)闡述其在皮膚、骨/軟骨、神經(jīng)、內(nèi)臟四大組織修復(fù)場(chǎng)景的應(yīng)用與機(jī)制，并明確現(xiàn)存瓶頸與未來(lái)方向，為智能水凝膠的臨床轉(zhuǎn)化提供了權(quán)威參考。

研究亮點(diǎn)

• 臨床組織修復(fù)需求推動(dòng)智能水凝膠成為前沿研究方向。

• 智能水凝膠按刺激響應(yīng)分類，獨(dú)特的理化性質(zhì)使其動(dòng)態(tài)適配修復(fù)微環(huán)境。

• 多機(jī)制協(xié)同，在皮膚、骨軟骨、神經(jīng)、內(nèi)臟修復(fù)中展現(xiàn)高效修復(fù)能力。

• 系統(tǒng)梳理研究進(jìn)展，為突破瓶頸、指導(dǎo)臨床應(yīng)用提供支撐。

核心內(nèi)容

一、智能水凝膠材料設(shè)計(jì)

1. 按來(lái)源：天然水凝膠（膠原、透明質(zhì)酸、殼聚糖、明膠等），生物相容性優(yōu)、可降解；合成水凝膠（PEG、PVA、PAM等），力學(xué)與穩(wěn)定性強(qiáng)。

2. 按交聯(lián)方式：物理交聯(lián)（氫鍵、靜電作用等，可逆）；化學(xué)交聯(lián)（共價(jià)鍵，結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定、力學(xué)可控）。

3. 按刺激響應(yīng)：溫度響應(yīng)、pH響應(yīng)、光響應(yīng)、磁響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境自適應(yīng)與藥物控釋。

二、多組織修復(fù)應(yīng)用與核心機(jī)制

1.皮膚組織修復(fù)

覆蓋燒傷、慢性糖尿病創(chuàng)面、急性損傷、無(wú)瘢痕修復(fù)。核心機(jī)制：抗菌、抗氧化、抗炎、免疫調(diào)控、促血管生成，抑制纖維化，實(shí)現(xiàn)快速愈合與無(wú)瘢痕修復(fù)。

2.骨/軟骨組織修復(fù)

用于不規(guī)則骨缺損、糖尿病骨缺損、骨質(zhì)疏松、骨關(guān)節(jié)炎、骨肉瘤術(shù)后修復(fù)。核心機(jī)制：成骨誘導(dǎo)、骨傳導(dǎo)、促血管再生、抗炎與免疫調(diào)控，解決力學(xué)不足與降解再生不匹配問(wèn)題。

3.神經(jīng)組織修復(fù)

應(yīng)用于中樞神經(jīng)損傷、神經(jīng)退行性疾病、外周神經(jīng)損傷。核心機(jī)制：抑制膠質(zhì)瘢痕、抗炎、提供神經(jīng)再生微環(huán)境、遞送神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，促進(jìn)軸突再生與功能恢復(fù)。

4.內(nèi)臟組織修復(fù)

聚焦肝臟、腎臟、心臟等器官修復(fù)。核心機(jī)制：快速止血、抗菌、調(diào)控病理微環(huán)境、抗氧化、抗鐵死亡、促進(jìn)器官結(jié)構(gòu)與功能重建。

三、現(xiàn)存關(guān)鍵瓶頸

1.降解-再生速率不匹配：降解與組織愈合不同步，影響支架功能與修復(fù)穩(wěn)定性。

2.力學(xué)性能不足：天然水凝膠強(qiáng)度偏低，難以滿足承重/摩擦組織需求。

3.功能單一：傳統(tǒng)水凝膠多為載體，難以同時(shí)滿足黏附、控釋、抗炎、促再生等復(fù)合需求。

4.規(guī)模化制備困難：工藝復(fù)雜、批次差異大、成本高，阻礙臨床量產(chǎn)。

5.設(shè)計(jì)效率低：依賴試錯(cuò)實(shí)驗(yàn)，缺乏數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的高效篩選體系。

四、未來(lái)方向

1.材料改性與多功能整合，優(yōu)化降解與力學(xué)適配性。
2.AI輔助材料設(shè)計(jì)，提升篩選與開(kāi)發(fā)效率。
3.醫(yī)工交叉融合，推進(jìn)個(gè)性化、臨床可轉(zhuǎn)化體系。
4.建立標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)控、低溫滅菌、低成本規(guī)模化生產(chǎn)體系。

總結(jié)

智能水凝膠以優(yōu)異的仿生特性與刺激響應(yīng)能力，在多組織修復(fù)中展現(xiàn)巨大潛力。本綜述為其從基礎(chǔ)研究走向臨床應(yīng)用提供系統(tǒng)框架，未來(lái)通過(guò)多學(xué)科協(xié)同與技術(shù)創(chuàng)新，有望成為組織再生與精準(zhǔn)醫(yī)療的核心載體。

作者簡(jiǎn)介：

張婷 博士

張婷，哈爾濱醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院講師，優(yōu)秀人才 B 計(jì)劃入選者，藥學(xué)博士后。兼任多家學(xué)術(shù)期刊青年編委與審稿人。主持省部級(jí)等各級(jí)科研項(xiàng)目 7 項(xiàng)，參與國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目3項(xiàng)。以第一作者或通訊作者（含共同）發(fā)表 SCI 論文 15 篇（累計(jì)發(fā)表 35 篇），單篇最高影響因子 20.3，申請(qǐng)發(fā)明專利 7 項(xiàng)。主要從事新型生物材料構(gòu)建及慢性病診療應(yīng)用研究。

引用方式：

Gong YM, Sun BW, Xiao XY et al. Smart Hydrogels Empowering Tissue Repair: Material Design, Emerging Applications,Repair Mechanisms, and Future Challenges. BIO Integration. 2026. Vol. 7(1);1-26. DOI: 10.15212/bioi-2026-0004