水凝胶的研究进展讲解

水凝胶材料屏蔽的新进展近年来，随着高科技产业的发展，对于电磁波屏蔽材料的需求也不断增加。

水凝胶材料作为一种新型的电磁波屏蔽材料，因其优异的性能和环保特性，正在受到越来越多的关注。

本文将介绍水凝胶材料屏蔽技术的新进展。

一、水凝胶材料的基本概念水凝胶材料即为一种高化学稳定性、高吸水性、高粘结性的材料。

其独特性质使其成为一种非常有价值的材料。

水凝胶具有良好的吸水性，水分子可以在其中形成三维网状结构，从而使得它们的质量增加。

由于水凝胶具有良好的粘结性，因此可以用作粘合材料。

同时，由于其高化学稳定性，水凝胶材料可以承受极高的压力，因此被广泛应用于水生态系统和水处理行业中。

二、水凝胶材料的电磁波屏蔽技术水凝胶材料不仅有良好的物理性能，还具有良好的电学性能。

由于水凝胶材料中含有水分子，因此它可以吸收电磁波，从而起到屏蔽作用。

水凝胶材料的电磁波屏蔽技术已经被广泛应用于电磁波屏蔽领域。

通过制备含有纳米颗粒、金属导电纤维等材料的水凝胶，可以增加其电磁波屏蔽性能，同时可以保持水凝胶的良好物理性能。

三、水凝胶材料屏蔽技术的新进展近年来，对于水凝胶材料电磁波屏蔽技术的研究逐渐深入。

在这个领域中，一些新材料的研究成果也逐渐取得了突破。

例如，一些含有碳纳米管、石墨烯的水凝胶材料已经被制备出来，这些材料具有更高的电磁波屏蔽性能，同时也保留了水凝胶的良好物理性能。

另外，一些研究结果还表明，通过将纳米材料掺入水凝胶中，可以显著提高其电磁波屏蔽性能。

例如，将氧化铁纳米颗粒掺入水凝胶中，可以使其电磁波屏蔽性能提高十倍以上。

这种方法不仅可以提高材料的性能，而且还可以在制备过程中避免一些有害的化学物质的产生。

四、总结水凝胶材料作为一种新型的电磁波屏蔽材料，已经取得了不少进展。

通过不断地研究和改进，我们相信水凝胶材料屏蔽技术还会有更多的新进展。

电磁波屏蔽技术的发展不仅可以促进人类社会的进步，而且也可以保护人类的健康和环境。

水凝胶敷料在糖尿病足创面愈合治疗中的研究进展摘要：糖尿病足作为糖尿病并发症的一种，相较于糖尿病本身对患者的影响更大。

本文阐述了水凝胶敷料在糖尿病足创面愈合治疗中的机制，从抗菌水凝胶敷料、促血管化水凝胶敷料、抗氧化水凝胶敷料和多功能水凝胶敷料四个方面分析了水凝胶敷料在糖尿病足创面愈合治疗中的研究进展，以期为相关研究提供科学支撑。

关键词：水凝胶敷料；糖尿病足；创面愈合糖尿病作为一种高血糖为特征的代谢性疾病，全球患病人数超过四亿，糖尿病足给患者带来了巨大的身心创伤，其并发症因素主要与糖尿病神经病变、周围血管病变、足部畸形、创伤有关，属于难以愈合的慢性伤口。

水凝胶敷料为具有三维网络结构的聚合物材料，其优势为生物相容性、粘附性、抗菌性能偏高，且含水量高达70%-95%，应用前景广，也较为适用于糖尿病足创面促愈合。

1.水凝胶敷料在糖尿病足创面愈合治疗中的机制水凝胶敷料的特点是在水中迅速溶胀而不溶解，且水凝胶与ECM结构具有相似性，可作为物理屏障防止微生物入侵，因此可作为糖尿病足的创面治疗材料。

有关研究表明，水凝胶敷料与传统敷料对糖尿病足溃疡的对比中，水凝胶敷料因湿性可促使创面保持水润，促使Fb/KC增殖，进而加快表皮细胞的迁移，降低创面感染率，减少瘢痕。

水凝胶敷料相对温和，可负载不同物质定制自身功能，应用于糖尿病足时具有极高的价值[1]。

2.水凝胶敷料在糖尿病足创面愈合治疗中的研究进展2.1抗菌水凝胶敷料糖尿病足产生炎症多与微生物清除不全，延长了愈合的时间有关。

需积极控制炎症，遏制细菌生物膜形成，避免胞外多糖机制的过多分泌，避免对抗生素治疗产生影响。

临床在糖尿病足的创面分泌物标本研究中发现有60%的细菌生物膜，因此要求水凝胶敷料具有抗菌功能，破坏或防止创面中的细菌生物膜形成。

相关抗菌功能促进糖尿病足创面愈合的研究中，有学者制备了含有银-氧化锌纳米颗粒的水凝胶敷料，对大肠埃希菌、金黄色葡萄球菌的杀菌效果良好，动物模型试验中也显示该抗菌敷料可充分的促进创面的愈合；另外有学者制备含有去铁草酰胺、银离子的水凝胶敷料，将其作用于糖尿病大鼠全层皮肤缺损的创面时，发现其可促进血管生成、因抗菌作用加速缺损创面的愈合。

高强韧与响应型高分子水凝胶研究进展作为一种新型的高分子材料，在工业生产中高分子水凝胶逐渐取得了广泛的应用。

高分子水凝胶的结构和性能与生物组织较为类似，它具有较高的安全性和生物相容性，因此被广泛的应用在医药工程、组织工程、创伤修复的领域，发展前景十分乐观。

因此，人们要对于高分子水凝胶进行进一步的改进，研发具有高强韧性能和响应功能的水凝胶。

本文查阅的各种资料，总结了在高分子水凝胶方面的一些重要研究结论，并根据它的合成方法与原理，介绍了几种典型的高分子水凝胶增强强韧性和响应性的方法，对于解决关键的科学问题有一定的帮助作用。

标签：高强韧性；高响应型；高分子水凝胶；组织工程0 引言高分子水凝胶是现阶段被广泛应用的一种高分子材料，具有强韧性和高响应性。

从结构上来看，高分子水凝胶是含有大量水的三维聚合物网络，与生物组织类似，也是一种科学家现阶段重要研究的生物材料。

它的响应原理是基于阴阳离子和两性离子单体的智能响应。

高分子水凝胶的含水量以及其独特的生物相容特征使得其得到了很大程度的发展以及大范围的应用。

与传统的水凝胶相比高分子水凝胶改善了结构不稳定的缺点，同时，避免了化学交联剂分散不均导致的易破碎情况出现。

目前高分子水凝胶是水凝胶中应用最广泛的。

1 高分子水凝胶的设计思路在当前对于高分子水凝胶的设计过程中，主要有以下几种思路：（1）通过有效改善交联点就可以有效降低由此导致的结构网的破损程度。

（2）在水凝胶的结构中引入牺牲键，通过这个价键的锻炼来吸收能量，从而提高凝胶的强韧性。

（3）纳米颗粒通过物理和化学变化承担巨型交联点的责任作用就可以使得聚合物呈现出三维网络状态。

（4）价键和超分子的非价键作用和自我组装可以形成高分子网络，也就是能够形成高分子水凝胶。

这些年来，科学家将这些想法汇合，进行不断的研究，来研发新型的高分子水凝胶材料，取得了一定的进展。

2 高分子水凝胶研究中存在的问题（1）不论是人工合成的高分子水凝胶还是利用天然材料得到的高分子水凝胶，都很难达到生物组织原本的精巧的结构，在本质上与其有较大的差别，因此水凝胶的物理性能与生物功能很难达到生物组织的要求，因此在一定程度上限制了凝胶材料的应用。

浙江理工大学学报,第49卷,第6期,2023年11月J o u r n a l o f Z h e j i a n g S c i -T e c h U n i v e r s i t yD O I :10.3969/j.i s s n .1673-3851(n ).2023.06.015收稿日期:2023-08-22 网络出版日期:2023-10-08基金项目:国家自然科学基金项目(32201092)作者简介:马俊杰(1998 ),男,安徽池州人,硕士研究生,主要从事生物化学与分子生物学方面的研究㊂通信作者:刘晨光,E -m a i l :c gl i u @z s t u .e d u .c n 用于糖尿病伤口治疗的水凝胶研究进展马俊杰,刘晨光(浙江理工大学生命科学与医药学院,杭州310018) 摘 要:糖尿病伤口是糖尿病的常见并发症,具有发病机制复杂㊁伤口易感染难愈合等特点㊂为了清除感染㊁缓解伤口炎症和防止坏死,多种功能性水凝胶被成功研制并作为伤口敷料用于消除病原体感染,根据功能不同,水凝胶可分为抗菌水凝胶㊁抗炎水凝胶及多功能水凝胶㊂其中,根据作用原理不同,抗菌水凝胶又包括固有抗菌水凝胶㊁负载抗菌剂水凝胶及触发式抗菌水凝胶㊂水凝胶在糖尿病伤口的治疗取得了一定的进展,但其仍然存在如成本过高㊁吸水性不足等问题,有待进一步完善㊂该文系统总结了功能性水凝胶应用于糖尿病伤口的研究进展,可为糖尿病伤口的临床治疗提供新思路㊂关键词:糖尿病伤口;伤口敷料;水凝胶;抗菌水凝胶;抗炎水凝胶;多功能水凝胶中图分类号:R 75文献标志码:A文章编号:1673-3851(2023)11-0795-08引文格式:马俊杰,刘晨光.用于糖尿病伤口治疗的水凝胶研究进展[J ].浙江理工大学学报(自然科学),2023,49(6):795-802.R e f e r e n c e F o r m a t :M A J u n j i e ,L I U C h e n g u a n g .T h e r e s e a r c h p r o g r e s s o f h y d r o ge l sf o r d i a b e t i c w o u n d t r e a t m e n t [J ].J o u r n a l o f Z h e j i a ng S c i -T e ch U ni v e r s i t y,2023,49(6):795-802.T h e r e s e a r c h p r o g r e s s o f h y d r o ge l sf o r d i a b e t i c w o u n d t r e a t m e n t M A J u n j i e ,L I U C h e ng u a n g(C o l l e g e o f L i f e S c i e n c e s a n d M e d i c i n e ,Z h e j i a n g S c i -T e c h U n i v e r s i t y ,H a n gz h o u 310018,C h i n a )A b s t r a c t :D i a b e t i c w o u n d s a r e c o m m o n c o m p l i c a t i o n s o f d i a b e t e s ,c h a r a c t e r i z e d b y c o m pl e x p a t h o g e n e s i s ,s u s c e p t i b i l i t y t o i n f e c t i o n ,a n d d i f f i c u l t y i n h e a l i n g .T o e l i m i n a t e p a t h o ge n i c i nf e c t i o n s ,a l l e v i a t e w o u n d i n f l a m m a t i o n ,a n d p r e v e n t n e c r o s i s ,v a r i o u s f u n c t i o n a l h y d r og e l sh a v e b e e n s u c c e s s f u l l yd e v e l o p e d a s w o u n d d r e s s i n g s .B a s e d o n t h e i r d i f f e r e n t f u n c t i o n s ,h y d r o g e l s c a n b e c a t e go r i z e d i n t o a n t i b a c t e r i a l o n e s ,a n t i -i n f l a m m a t o r y o n e s ,a n d m u l t i f u n c t i o n a l o n e s .A m o n g th e m ,a n t i b a c t e r i a l h y d r o g e l s c a n b e f u r t h e r d i v i d e d i n t o i n t r i n s i c a n t i b a c t e r i a l o n e s ,d r u g-l o a d e d a n t i b a c t e r i a l o n e s ,a n d t r i g g e r a b l e a n t i b a c t e r i a l o n e s ,d e p e n d i n g o n t h e i r m e c h a n i s m s o f a c t i o n .W h i l e h y d r o ge l s h a v e m a d e p r o g r e s s i n t h e t r e a t m e n t of d i a b e t i c w o u n d s ,t h e r e a r e s t i l l s o m e t o -b e -i m p r o v e d i s s u e s s u c h a s h i gh c o s t ,a n d i n s u f f i c i e n t w a t e r a b s o r p t i o n .T h i s a r t i c l e s y s t e m a t i c a l l y s u m m a r i z e s t h e r e s e a r c h p r o gr e s s o f f u n c t i o n a l h y d r o g e l s a p p l i e d t o d i a b e t i c w o u n d s ,a i m i n g to p r o v i d e n e w i d e a s f o r t h e c l i n i c a l t r e a t m e n t o f d i a b e t i c w o u n d s .K e y wo r d s :d i a b e t i c w o u n d ;w o u n d d r e s s i n g ;h y d r o g e l s ;a n t i b a c t e r i a l h y d r o g e l ;a n t i -i n f l a m m a t o r y h y d r o g e l ;m u l t i f u n c t i o n a l h y d r o ge l0 引 言糖尿病伤口是指在糖尿病患者身体上出现的难以愈合或缓慢愈合的创伤㊂糖尿病伤口是糖尿病并发症之一,通常由于长期高血糖水平引起的血管㊁神经和免疫系统的损害而导致[1]㊂糖尿病伤口可能在皮肤上㊁足部或其他部位产生,严重时可导致溃烂㊁感染㊁坏疽,甚至需要截肢[2]㊂糖尿病伤口的形成与多种因素密切相关㊂首先,长期高血糖水平可引起糖尿病患者的局部血管损伤,导致血液循环不良,氧气和营养物质供应不足,从而影响伤口的愈合[3]㊂其次,神经损伤会导致糖尿病患者对伤口的疼痛和感觉减弱,使其无法及时发现和处理伤口,从而增加感染的风险[4-5]㊂此外,免疫系统功能受损使糖尿病患者更容易受到感染,从而伤口难以愈合[6]㊂伤口敷料主要包括水凝胶[7-8]㊁纤维敷料[9-12]㊁泡沫敷料[13-14]等㊂理想的伤口敷料应具有以下优势:a )组织相容性良好;b)保湿性好,能保持伤口的湿润环境;c )有足够的物理和机械强度,保持其完整性;d)具有促细胞黏附㊁增殖和分化的功能㊂水凝胶是一类高度水合的聚合物网络,具有细胞友好的水环境㊁良好的生物相容性,以及可调控的机械性能等优势㊂在生物材料领域,水凝胶被作为伤口敷料得到广泛研究与应用,包括药物递送㊁伤口敷料㊁微组织等[15]㊂目前,基于水凝胶的伤口敷料在糖尿病伤口应用中取得了显著进展㊂相较于传统敷料,水凝胶的优势在于:a)有益于精准控制伤口的湿润度,减少细菌滋生和感染风险;b)由于可控的机械性能,水凝胶可减少伤口撕裂和疼痛;c )水凝胶的可控降解性使其能根据伤口的大小或深度调控吸收和保护能力,减少频繁更换敷料对伤口的损伤,增强伤口实时检测便捷性;d )水凝胶材料易与其他材料或药物复合,赋予更多的扩展性㊂尽管如此,水凝胶还是面临着成本较高㊁吸水能力不足㊁不适用于大面积伤口等问题㊂本文概述了可用于糖尿病伤口治疗的功能性水凝胶的最新研究进展㊂功能性水凝胶可以针对糖尿病伤口特点促进糖尿病伤口愈合㊂基于不同的功能,水凝胶可分为抗菌水凝胶㊁抗炎水凝胶及多功能水凝胶㊂1 抗菌水凝胶在糖尿病伤口的应用研究糖尿病伤口环境的性质导致伤口感染的几率很高,这也导致了细菌感染成为阻碍糖尿病患者伤口愈合的主要因素[16]㊂除了抗生素之外,目前已开发出了多种现代抗菌方法,如无机抗菌纳米粒子㊁抗菌阳离子多肽㊁光动力疗法(P h o t o d y n a m i c t h e r a p y,P D T )㊁光热疗法(P h o t o t h e r m a l t h e r a p y,P T T )等㊂将这些方法与水凝胶应用相结合,可以显著提高治疗效果㊂根据水凝胶发挥抗菌作用原理不同,抗菌水凝胶可分为三类:a )负载抗菌剂水凝胶;b)固有抗菌水凝胶;c)触发式抗菌水凝胶㊂1.1 负载抗菌剂水凝胶水凝胶作为广泛应用的药物载体具有独特的优点,高度吸水性和可调控的释放速率使其能够有效稳定药物,实现持续而精确的药物释放,从而提高治疗效果并减少副作用[17]㊂并且,水凝胶材料的网格结构和易修饰性使其可携带多种不同类型的药物㊁生长因子或生物活性物质(表1),实现组合治疗或针对多个治疗目标㊂表1 水凝胶中不同抗菌成分分类抗菌剂分类抗菌成分抗菌种类抗生素环丙沙星[18]㊁莫西沙星[19]㊁庆大霉素[20]革兰氏阴性菌氨苄西林[21]㊁四环素[22]㊁多西环素[23]㊁阿莫西林[24]革兰氏阳性菌,革兰氏阴性菌金属离子C a2+[25-26]㊁C u2+[26-27]㊁A g+[28]㊁F e 3+[29]㊁Z n 2+[25,30-31]金黄色葡萄球菌,大肠埃希菌金属纳米颗粒A g NP s [32-35]㊁Z n O N P s [25,36-37]㊁C u N P s [38-39]㊁A u N P s[40]金黄色葡萄球菌,大肠埃希菌天然提取物及抗菌肽单宁酸[17,41]㊁丝素蛋白[42]㊁姜黄素[43]㊁芦荟大黄素[44]㊁虫草素[45]㊁抗菌肽[46-47]金黄色葡萄球菌,大肠埃希菌从表1可见,抗生素仍然是目前临床上最常使用的抗菌手段,将抗生素搭载到水凝胶上可以使得抗生素仅在局部发挥作用,降低抗生素用量,提高生物相容性㊂根据报道,大量抗生素被封装在水凝胶中以制备成抗菌伤口敷料,包括环丙沙星[18]㊁氨苄西林[21]㊁四环素[22]等㊂但是,抗生素的过度使用导致耐药细菌数量增加㊂金属离子如A g +㊁C u 2+和Z n 2+是众所周知的抗菌剂,并已普遍应用于伤口的治疗[48]㊂L i 等[25]将C a 2+和Z n2+搭载到海藻酸钠水凝胶上,能够抑697浙江理工大学学报(自然科学)2023年 第49卷制细菌生长并促进伤口愈合㊂利用无机金属制备而成的纳米颗粒(N a n o p a r t i c l e s,N P s)合成技术不断进步,使得将抗菌纳米颗粒加入水凝胶中用于伤口愈合称为可能㊂在各种金属N P s中,A g N P s和Z n O N P s的应用范围最广㊂X i e等[32]所研发出的含有A g N P s的壳聚糖基水凝胶具有更好的机械性能和抗菌性能㊂K h o r a s a n i等[36]所制备的水凝胶中Z n O N P s表现出广谱抗菌能力,可改善伤口愈合㊂除此之外,一些天然提取物如生物碱㊁类黄酮㊁萜类化合物等都被广泛研究并作为抗菌材料搭载到水凝胶上[17]㊂J i n g等[42]发现由丝素蛋白和单宁酸制备的杂化水凝胶可以抑制细菌活性,并促进伤口愈合㊂抗菌肽(A n t i m i c r o b i a l p e p t i d e s,A M P s)也是一类天然产生的蛋白质分子,具有广谱的抗菌活性,可以对抗多种细菌㊁病毒和真菌[49]㊂天然抗菌肽通常具有较好的生物相容性,减少对人体的不良影响[46]㊂H o u等[46]制备的G C/E P L冷冻凝胶由于搭载了乙二醇壳聚糖(G C)和e-聚赖氨酸(E P L)抗菌肽,表现出了优异的抗菌功效,可以显著加快伤口愈合㊂L i n等[47]将A M P T e t213固定在水凝胶上,对包括M R S A在内的多种细菌表现出了抗菌活性㊂1.2固有抗菌水凝胶固有抗菌水凝胶是一类具有天然或固有的抗菌活性的水凝胶材料,其抗菌性能不依赖于外部添加的抗菌剂㊂固有抗菌水凝胶通过材料本身的特性来实现对细菌的抑制和消除,从而在伤口治疗和感染防治中发挥重要作用,因此固有抗菌水凝胶具有持久抗菌性㊁长久有效性并降低对组织的细胞毒性等优点㊂C h i等[50]利用具有天然抗菌特性的壳聚糖制备的水凝胶微针敷料显著促进伤口愈合,这是由于壳聚糖能与细菌细胞壁和细胞膜上的阴离子基团相互作用并破坏生物膜㊂C h e n等[51]利用希夫碱反应将氧化魔芋葡甘聚糖(K o n j a c g l u c o m a n n a n, K G M)和壳聚糖反应形成水凝胶,该种水凝胶对金黄色葡萄球菌(革兰氏阳性菌)和大肠埃希菌(革兰氏阴性菌)具有优异的抗菌活性,杀灭效率分别为96%和98%㊂H o q u e等[52]利用阳离子壳聚糖衍生物N-(2-羟丙基)-3-三甲基壳聚糖氯化铵(H y d r o x y p r o p y l t r i m e t h y l a m m o n i u m c h l o r i d e c h i t o s a n, H T C C)和生物黏附聚合物聚葡聚糖醛原位开发而成的水凝胶可以通过破坏细菌膜来灭活包括耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(M e t h i c i l l i n-r e s i s t a n t S t a p h y l o c o c c u s a u r e u s,M R S A)在内的细菌,并且对伤口愈合也有促进作用㊂与负载抗菌剂水凝胶相比,固有抗菌水凝胶不仅避免了细菌耐药性,还可减少由于药物释放或药效衰减后更换水凝胶导致的伤口损伤风险[53]㊂并且固有抗菌水凝胶普遍具备较强的抗菌广谱性㊂例如K i t o等[54]利用抗菌肽α-聚赖氨酸(A l p h a-p o l y-l-l y s i n e,P L L)制备水凝胶,并发现其可诱导革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌死亡㊂然而,固有抗菌水凝胶导致细菌膜破裂裂解的机制并不完全明确,伤口微环境(如湿度㊁p H值㊁活性因子等)是否改变固有抗菌水凝胶的拓扑结构㊁机械性能㊁黏附性能等物理化学性质以调节其抗菌效果仍有待研究㊂1.3触发式抗菌水凝胶触发式抗菌水凝胶是一种智能型水凝胶,它能够在受到特定刺激时释放抗菌物质,并有效抑制细菌的生长和扩散㊂触发式抗菌水凝胶具有较高的选择性及广谱抗菌活性㊂触发式抗菌水凝胶的刺激类型主要包括光照㊁温度㊁p H值㊁化学物质㊁生物分子等㊂鉴于修复急性期的p H值较低,研究者们开发出了一些在酸性p H值下增强释放的水凝胶㊂例如,在酸性条件下通过降低单宁酸与金属离子之间的配位来制备单宁酸释放的抗菌抗炎水凝胶[55]㊂光照作为触发式抗菌水凝胶主要的触发方式,包括P T T和P D T两种㊂P T T是一种通过近红外(700~1100n m)辐射光热剂产生伤口局部高温的热疗抗菌手段㊂L i u等[56]将没食子酸修饰的银(G A-A g)纳米颗粒嵌入水凝胶的网络结构中,作为光热剂的G A-A g纳米颗粒在808n m的近红外辐射帮助下赋予水凝胶快速有效的抗菌活性㊂Z h a o 等[57]所开发水凝胶通过儿茶酚-F e3+发挥协同作用,使水凝胶具有良好的光热灭菌活性㊂与P T T不同,P D T主要依靠辐照光敏剂后R O S的产生㊂根据光敏剂的不同,所产生的R O S 包括单线态氧㊁羟基自由基等,它们具有强氧化活性,从而对细胞造成氧化损伤㊂M a o等[58]开发的A g/A g@A g C l水凝胶暴露于模拟可见光后,增强了Z n O的光催化和抗菌活性,95m i n内杀死95.98%的大肠埃希菌和49.20%的金黄色葡萄球菌㊂2抗炎水凝胶在糖尿病伤口的应用研究糖尿病伤口组织在炎症期的初始阶段产生各种促炎细胞因子和趋化因子,导致中性粒细胞和巨噬细胞在受伤部位浸润㊂中度炎症有助于去除坏死组织,杀死局部细菌并促进伤口愈合㊂然而,过度的炎797第6期马俊杰等:用于糖尿病伤口治疗的水凝胶研究进展症浸润会干扰正常的愈合事件,如胶原蛋白沉积㊁血管生成和肉芽组织形成㊂因此,必须将伤口中的炎症精确调节到适合促进伤口愈合并且避免阻碍伤口愈合的水平㊂抗炎水凝胶通常从以下两种途径对炎症进行改善:a)促进巨噬细胞由M1(促炎型)向M2 (抗炎型)转化;b)促进螯合趋化因子,清除活性氧㊂2.1用于促进巨噬细胞由M1向M2转化的抗炎水凝胶早期炎症型(M1)巨噬细胞积累和过度炎症是糖尿病伤口中常见的问题,这会导致糖尿病伤口修复受到阻滞㊂因此,具有免疫调节能力的水凝胶在糖尿病伤口愈合的临床实践中具有很大的前景[59]㊂S a l e h等[60]研发的负载有m i R-2235p模拟物(m i R-223*)的水凝胶,其中m i R-223*可控制伤口愈合过程中的巨噬细胞向抗炎(M2)表型极化,这改善了伤口愈合过程中的过度炎症反应㊂Y a n g等[61]制备的透明质酸基水凝胶,其中引入的芍药苷(p a e o n i f l o r i n)能显著促进巨噬细胞从M1到M2的极化,这一结果伴随着炎症㊁血管生成㊁再上皮化和胶原沉积的改善㊂此外,近年来无添加剂的水凝胶逐渐成为热点,科研人员通过修饰水凝胶材料或调控水凝胶的机械性能㊁拓扑结构等调控水凝胶的生物功能㊂Q i a n 等[62]开发了一种具有内在免疫调节特性的新型甘草酸(G l y c y r r h i z i c a c i d,G A)杂化水凝胶,该水凝胶可以调节炎症微环境中的巨噬细胞反应,并避免使用任何添加剂,以促进糖尿病伤口的快速愈合㊂2.2可用于螯合趋化因子,清除活性氧的抗炎水凝胶伤口中过多的活性氧(R e a c t i v e o x y g e n s p e c i e s,R O S)和趋化因子都会导致炎症细胞的过度浸润,炎症反应加深㊂Z h a n g等[63]研发的杂化水凝胶具有高吸水性(聚丙烯酸)和抗氧化特性(聚酯酰胺),使其能够吸收渗出物并与之相互作用,从而清除R O S㊂葡聚糖具有出色的保水能力,可作为R O S的温和清除剂,并减少血小板过度活化[64]㊂Q i u等[65]利用羧基甜菜碱葡聚糖和磺基甜菜碱葡聚糖构建了基于两性离子葡聚糖的水凝胶,该水凝胶具有出色的抗氧化能力,并且相比于商业化伤口敷料具有更好的促进伤口愈合能力㊂L o h m a n n 等[66]定制了一种基于肝素衍生物的模块化水凝胶,有效螯合炎症趋化因子I L-8㊁巨噬细胞炎症蛋白-1和单核细胞化学引诱蛋白-1,抑制了人单核细胞和中性粒细胞的迁移㊂3多功能水凝胶在糖尿病伤口的应用研究糖尿病伤口的愈合过程复杂多变,因此在不同阶段有不同需求㊂例如,在炎症阶段需要抗氧化功能;在组织重塑阶段需要促进细胞增殖和分化;在整个伤口愈合阶段,需要提供一定浓度的氧气[67]㊂目前,市面上一种名为M e p i l e x(莫尔博尔)的多功能水凝胶,具有渗出液吸收和防止伤口感染的功能,适用于糖尿病多种伤口类型㊂L i等[68]设计了一种由鸟苷㊁2-甲酰基苯硼酸和腐胺组成的鸟苷四联体水凝胶能有效清除金黄色葡萄球菌及铜绿假单胞菌,并且降低伤口周围葡萄糖浓度,从而结合抗菌和缓解伤口微环境功能,显著促进糖尿病伤口愈合㊂Y i n等[69]开发了一种基于镁有机框架的多功能微针贴片,可实现糖尿病患者的透皮给药和联合治疗,该凝胶通过释放M g和没食子酸可以诱导细胞迁移,清除活性氧,促进胶原沉积,并促进血管生成㊂Z h o u等[70]研发了一种抗三明治结构光电子水凝胶,可以有效清除M R S A,促进新生血管生成,以及降低炎症反应㊂Y a n g等[71]开发了一种基于单宁酸(T a n n i c a c i d,T A)的水凝胶创可贴,该水凝胶具有优异的耐湿黏附性和器官止血性,优异的抗炎㊁抗菌和抗氧化性能,并且可有效促进糖尿病小鼠皮肤切口和缺损的恢复㊂D i L u c a等[72]利用明胶-姜黄素偶联物和聚乙二醇二甲基丙烯酸酯进行聚合所得到的水凝胶具有抗氧化能力,并且有效抑制M R S A的增殖㊂C h e n等[73]开发了一种由乙二醇壳聚糖和新型可生物降解希夫基交联剂双官能团聚氨酯制备一种多功能冷冻凝胶生物材料,具有抗菌活性和生物降解性,可以有效促进慢性糖尿病伤口愈合㊂4结论与展望与正常伤口愈合相比,糖尿病引起的伤口愈合过程更为复杂,自我条件环境更为不利,长期暴露在外界环境中会大大增加感染的几率㊂同时,慢性期持续的炎症环境和高血糖造成的血管屏障,大大延缓了伤口的愈合㊂而在过去的几十年中,水凝胶已成为最具竞争力的伤口敷料候选材料,并且在伤口敷料的应用中呈逐年增加的趋势㊂本文综述了水凝胶在糖尿病伤口愈合过程中的作用,展示了水凝胶在糖尿病伤口中的应用潜力㊂近年来糖尿病伤口水凝胶正朝抗菌㊁抗炎和多功能化的方向发展,不同负载型和非负载型水凝胶897浙江理工大学学报(自然科学)2023年第49卷的抗菌㊁抗炎机制不断被揭示与深化㊂传统抗生素引起的细菌耐药问题饱受诟病,因而如今的水凝胶逐步发生从抗生素递送到其他抗菌物质递送的转变,如金属和金属纳米颗粒㊁阳离子㊁抗菌肽㊁天然产物中的抗菌成分递送㊂水凝胶也出现了抗菌策略的转变,如光热㊁光动力抗菌和多功能协同抗菌策略等㊂同时,水凝胶在抗炎㊁调控伤口免疫微环境㊁促血管化等方向也不断被研究㊂但伤口的炎症水平是动态的,巨噬细胞的表型根据伤口微环境而变化,目前的敷料缺乏精确调节巨噬细胞表型以达到可预测的理想结果的能力㊂伤口修复过程通常是复杂㊁动态的,例如,在伤口愈合的炎症噬菌体期间控制炎症很重要,但在伤口修复的其他时期则没有必要㊂此外,伤口敷料中装载的细胞㊁细胞因子和功能成分通常仅在特定时间需要,而在其他时间,它们甚至可能发挥相反的效果㊂因此,响应型材料和炎症响应激活的水凝胶可能成为突破伤口环境动态调控的研究新思路㊂得益于近年来许多复合多功能水凝胶的出现,针对复杂伤口修复的多功能水凝胶具有极大的发展潜力㊂通过将抗炎㊁抗菌㊁伤口微环境调控功能与内源或外源响应功能结合,未来水凝胶在糖尿病伤口治疗的发展方向包括智能化和个性化治疗㊁创新的药物载体㊁生物材料整合㊁纳米技术的应用㊁个体化医疗和更多的临床研究验证㊂这些发展方向旨在提高治疗效果㊁减轻患者痛苦,并为糖尿病患者的伤口管理提供更先进的解决方案㊂参考文献:[1]K i m S K,L e e K J,H a h m J R,e t a l.C l i n i c a l s i g n i f i c 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i n a t e/h y a l u r o n i c a c i d/c o l l a ge n w o u n d d r e s s i n g s p r o m o t e w o u n d h e a l i n g of a m i x e d-b a c t e r i a-i n f e c t e d w o u n d[J].I n t e r n a t i o n a l j o u r n a l o f b i o l og i c a l m a c r o m o l e c u l e s,2019,140:330-342.[48]S i n g h A,D u b e y A K.V a r i o u s b i o m a t e r i a l s a n dt e c h n i q u e s f o r i m p r o v i n g a n t i b a c t e r i a l r e s p o n s e[J].A C S A p p l i e dB i o M a t e r i a l s,2018,1(1):3-20.[49]G a n B H,G a y n o r d J,R o w e S M,e t a l.T h e m u l t i f a c e t e d n a t u r e o f a n t i m i c r o b i a l p e p t i d e s:C u r r e n t s y n t h e t i c c h e m i s t r y a p p r o a c h e s a n d f u t u r e d i r e c t i o n s [J].C h e m i c a l S o c i e t y R e v i e w s,2021,50(13):7820-7880.[50]C h i J J,Z h a n g X X,C h e n C W,e t a l.A n t i b a c t e r i a la n d a n g i o g e n i c c h i t o s a n m i c r o n e e d l e a r r a y p a t c h f o r p r o m o t i 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水凝胶面膜的进展及应用目录一、内容描述 (3)1. 研究背景 (4)2. 研究意义 (5)3. 文献综述 (7)二、水凝胶面膜的基本概念与分类 (8)1. 水凝胶的定义与特点 (9)2. 水凝胶的分类 (10)天然水凝胶 (12)合成水凝胶 (13)三、水凝胶面膜的进展 (14)1. 材料创新 (16)新型聚合物的开发 (17)功能性添加剂的引入 (18)2. 制备工艺的优化 (20)聚合方法的改进 (21)精确控制的水凝胶形成过程 (22)3. 性能提升与机制研究 (23)渗透性与保湿性的改善 (24)生物相容性与安全性增强 (25)能量转换与智能响应性探索 (26)4. 临床研究与效果评估 (27)皮肤生理效应分析 (29)临床试验与效果对比 (30)四、水凝胶面膜的应用领域 (31)1. 医学领域 (32)创伤敷料的研发与应用 (33)瘢痕管理与辅助治疗 (34)2. 日常生活用品 (36)护肤品与化妆品的研发 (37)家居清洁与个人护理产品 (38)3. 可持续发展与环保 (39)生物降解材料的探索 (40)循环经济理念在面膜产业中的应用 (41)五、结论与展望 (42)1. 研究成果总结 (42)2. 存在问题与挑战 (44)3. 未来发展趋势与创新方向 (45)4. 对产业发展的建议与展望 (46)一、内容描述随着科技的不断发展，水凝胶面膜作为一种新型的高效护肤产品，逐渐受到了广泛关注和喜爱。

本文档将对水凝胶面膜的进展及应用进行简要概述。

水凝胶面膜是一种以水凝胶为主要原料的面膜产品，具有优异的保湿性能、良好的透皮吸收能力和生物相容性。

随着材料科学和化学工程等领域的快速发展，水凝胶面膜在制备工艺、性能优化和应用领域等方面取得了显著的进展。

在制备工艺方面，水凝胶面膜的制备方法主要包括溶液聚合法、交联聚合法和微波辐射法等。

这些方法使得水凝胶面膜的制备过程更加简单、高效，同时也提高了产品的质量和稳定性。

水凝胶的研究进展俊机哥哥0913010407(广西师范学院化学与生命科学学院09高分班)摘要:本文对水凝胶的制备方法、性质及其应用进行了简单的介绍。

关于水凝胶的制备，我们在文章的介绍了三种方法：单体聚合并交联、聚合物交联、载体的接枝共聚。

关键字: 水凝胶制备性质应用生物医学前言水凝胶这个词最早出现于1960年，当时是由捷克的Wicherle和Lim研制的聚强乙基丙烯酸甲酯。

它本身是硬的高聚物，但它汲取水分后就变成具有弹性的凝胶，故称水凝胶。

水凝胶是一类具有三维网络结构的聚合物，在水中能够汲取大量水分而溶胀，并在溶胀之后能够继续保持其原有结构而不被溶化。

水凝胶可由不同的亲水单体和疏水单体聚合而成。

由于其具有三维网络结构，故相对分子质量很高，其交联网络结构主要由化学键、氢键或范德华力等组成。

溶胀时溶液可以扩散进入交联键之间的空间内，交联密度越大，三维网络间的空问就越小，水凝胶在溶胀时汲取的水分也就越少。

由于水凝胶外表不易粘附蛋白质和细胞，故在与血液、体液及人体组织相接触时会表现出良好的生物相容性；其它，水凝胶由于含有大量的水分而非常柔软，并且类似于生物体组织，故作为人体植入物可以减少不良反响。

因此，水凝胶被作为优良的生物医学材料得到广泛应用2。

例如，PVP水凝胶可作为眼科手术中黏弹物质及人工玻璃体材料。

PVA水凝胶可用于关节重建、人工软骨、人工喉及人工玻璃体。

PVA 是第一个被广泛使用在移植方面的水凝胶。

水凝胶已被用做鼻子、面部、缺唇修补、替代耳鼓膜等方面。

水凝胶用做人工软骨、腱以及主动脉接枝不久将被商业化。

其它，水凝胶在日用品，工业用品，农业、土建等领域也有广泛应用。

1 水凝胶的制备1. 1 单体聚合并交联合成水凝胶的单体很多,大致分为中性、酸性、碱性3 种,表1 列出了局部单体及交联剂。

表1水凝胶制备中常用的单体和交联剂水凝胶可以由一种或多种单体采纳电离辐射、紫外照耀或化学引发聚合并交联而得。

一般来说,在形成水凝胶过程中需要参加少量的交联剂。

国内外葡聚糖水凝胶研究发展现状葡聚糖是一种天然高分子多糖，广泛存在于海洋生物、真菌、昆虫等生物体中。

由于其生物相容性、生物可降解性、生物活性等特点，葡聚糖及其衍生物已成为生物医学、食品、化妆品等领域的研究热点。

葡聚糖水凝胶作为一种可逆的生物材料，具有极大的应用前景。

本文将对国内外葡聚糖水凝胶研究发展现状进行综述。

一、水凝胶的制备方法目前，制备葡聚糖水凝胶的方法主要有物理交联法、化学交联法、酶解交联法、离子交联法等。

物理交联法是利用葡聚糖的特殊性质，在温度、pH等条件下形成凝胶；化学交联法则是通过化学反应，将葡聚糖分子交联成凝胶；酶解交联法是利用酶将葡聚糖水解产生的低分子量产物，与葡聚糖分子交联成凝胶；离子交联法是利用阳离子、阴离子等离子体与葡聚糖分子之间的相互作用形成凝胶。

二、水凝胶的应用领域1.生物医学领域葡聚糖水凝胶在生物医学领域的应用主要包括组织工程、药物缓释、伤口愈合、人工角膜等方面。

由于葡聚糖水凝胶具有良好的生物相容性和生物可降解性，且具有三维结构，可以为细胞提供良好的生长环境，因此被广泛应用于组织工程中。

另外，葡聚糖水凝胶还可以作为药物缓释载体，将药物包裹在凝胶中，缓慢释放，提高药物的效果。

在伤口愈合方面，葡聚糖水凝胶可以促进创面愈合，同时还可以预防感染。

人工角膜是一种用于替代人眼角膜的人工材料，葡聚糖水凝胶可以作为人工角膜的材料，具有良好的生物相容性和光学透明性。

2.食品领域葡聚糖水凝胶在食品领域的应用主要包括凝胶剂、稳定剂、增稠剂等方面。

由于葡聚糖水凝胶具有良好的凝胶性能和稳定性，可以用作凝胶剂，制作果冻、布丁等食品。

另外，葡聚糖水凝胶还可以作为稳定剂，防止食品中的颗粒沉淀或分离。

同时，葡聚糖水凝胶还可以作为增稠剂，增加食品的黏度和质感。

3.化妆品领域葡聚糖水凝胶在化妆品领域的应用主要包括保湿剂、增稠剂、乳化剂等方面。

由于葡聚糖水凝胶具有良好的保湿性能和黏度调节作用，可以作为保湿剂和增稠剂，提高化妆品的保湿性能和质感。