国家人体组织功能重建工程技术研究中心任力教授课题组在Material Horizons（IF=10.7）杂志上发表了一篇题为《Design principles of adhesive hydrogels for biomedical application》的综述文章。
每年有数千万人因创伤或手术面临组织伤口问题。目前，基于手术缝线的缝合与基于缝合钉的夹闭仍是闭合伤口的主流方法，但存在明显缺点：会造成额外机械损伤、难以有效防止组织液渗漏，且拆线等操作易引发感染等并发症。相比之下，新兴的粘附水凝胶成为更理想的替代方案。它通过相对温和的化学与物理作用粘附于组织表面，避免二次创伤；能在损伤部位形成致密屏障，有效封堵液体渗漏；操作简便，无需复杂手术。此外，水凝胶还可被赋予抗菌、促愈合等多功能特性，显著弥补传统方法的不足。因此，粘附水凝胶正成为伤口闭合领域极具吸引力的创新生物医用材料。
目前，已有部分粘附水凝胶成功实现商业化并应用于临床，但其固有缺陷严重限制了疗效与应用范围。例如，生物相容性良好的纤维蛋白胶粘附力不足，难以用于高负荷伤口；而氰基丙烯酸酯粘合剂则存在生物相容性差、在潮湿表面粘附力弱等问题。这些不足源于对组织复杂成分及含水微环境的认识不够充分，导致粘附水凝胶的实际临床性能远低于体外测试结果。组织的特定成分和微环境中的物质（如水分子，酶以及离子等）都会显著干扰粘附机制，造成水凝胶的粘附性能下降。因此，现有商业粘附水凝胶在临床中常表现不佳，多仅能充当辅助或急救角色。为真正满足临床的治疗需求，开发性能更优的新型粘附水凝胶势在必行。
对此，华南理工大学材料科学与工程学院国家人体组织功能重建工程技术研究中心任力教授及宋文婧副教授团队系统综述了生物医用粘附水凝胶的研究进展。首先阐述其四项基本设计原则（生物相容性原则；组织粘附性原则；组织特异性原则；多功能性原则），并重点介绍关键组成要素；进而结合不同组织的临床病理特征，分析相应的水凝胶设计策略与考量因素。通过这一框架，旨在深入理解粘附水凝胶在生物医学应用中的设计逻辑，并为未来粘附水凝胶的发展提供参考方向及更进一步更高的要求：高度的组织适配性；多样功能特性的平衡整合；建立监测与评估系统；确认临床转化可行性，从而有效弥补现有不足，为下一代粘附水凝胶确立新的发展标杆，最终实现更优的治疗效果。
图1.粘附水凝胶的设计原则。
图2. 粘附水凝胶未来设计的前瞻性路线图。
该工作以“Design Principle of Adhesive Hydrogels for Biomedical Application”为题发表Material Horizons上。本论文的第一作者为2023级谭铸豪硕士，国家人体组织功能重建工程技术研究中心宋文婧副教授和任力教授为共同通讯作者。该文章是专题系列“庆祝华南理工大学材料科学与工程学院成立30周年”专刊文章。