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Concise Review | 冯传良团队:导电超分子水凝胶在生物医学应用中的新兴前沿
发布时间: 2025年12月31日
来源: 中国材料研究学会

中文摘要

全球健康挑战凸显了创新型医疗技术在提升患者护理水平和增强医疗体系韧性方面的重要性。为应对这一迫切需求,导电超分子水凝胶(conductive supramolecular hydrogels,CSHs)作为一种具有巨大潜力的变革性技术应运而生。本文综述了 CSHs 在生物医学领域的多样化应用,重点关注其能够满足当前医疗需求的独特性能与功能特征。CSHs 以其优异的电导性、自愈能力以及可调控的多功能性而著称,包括增强的韧性、强粘附性和颜色感知能力。这些特性不仅提升了材料的综合性能,也拓展了其在诊断、药物递送、组织工程和伤口愈合等方面的应用范围。文章进一步阐述了调控 CSHs 性能的基本相互作用机制,如氢键、疏水相互作用和离子相互作用,并分析了这些作用如何赋予材料优异的功能性和应用效果。本文强调了 CSHs 在应对重大健康挑战中的重要作用,尤其是在快速病毒检测的先进生物传感器、高效治疗的创新药物递送系统以及用于持续健康监测的可穿戴设备等方面的应用潜力。此外,还讨论了其在感染防控和组织修复中的潜在应用。通过系统分析 CSHs 的最新研究进展与未来发展方向,本文全面展示了其在现代生物医学中的重要贡献及其在全球健康危机中推动医疗技术进步的巨大潜力。

 

Fig. 6Illustration of fabrication processes and chemical structures in various conductive hydrogel systems.

 

文章亮点总结

1. 导电超分子水凝胶被确立为生物医学领域的重要前沿材料
文章指出,导电超分子水凝胶(CSHs)兼具电导性、自愈性和高度可设计性,是应对当前全球健康挑战、提升医疗技术水平和患者护理质量的重要新型功能材料。

2. 系统阐明 CSHs 的结构基础与作用机理
从分子层面深入解析了氢键、疏水作用、离子相互作用等超分子相互作用机制,揭示了这些作用如何赋予水凝胶优异的导电性、稳定性和动态响应能力。

3. 明确导电机制与材料设计策略
文章对电子导电型和离子导电型水凝胶进行了系统分类,展示了通过导电聚合物、碳基材料和离子网络构建高性能 CSHs 的设计思路,为材料性能优化提供了清晰路径。

4. 全面展示 CSHs 在生物医学中的多元应用场景
重点总结了 CSHs 在生物电子器件与可穿戴传感器、可控药物递送系统、组织工程和伤口修复等领域的应用潜力,体现其在诊断、治疗和健康监测中的综合优势。

5. 客观分析临床转化面临的关键挑战
文章指出,CSHs 在机械稳定性、生物安全性、生物降解调控及长期性能可靠性等方面仍需进一步突破,是实现临床应用的核心瓶颈。

6. 展望未来发展方向与研究机遇
作者提出,通过分子工程、结构设计和多功能集成,有望推动 CSHs 向智能化、精准化和临床实用化方向发展,在未来医疗技术创新中发挥重要作用。