Page 17 - 《精细化工》2020年第2期
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第 2 期 王学川，等: 功能性明胶基水凝胶的分类及研究进展 ·219·
的研究前景广阔，但并非没有挑战，在考虑自愈水 性能，但这两种属性通常是对立的，因此，采用包
凝胶应用的同时，还应满足一定的自愈能力和机械 含多个可逆反应的方法是解决此问题的可行策略。
图 2 自愈 Agel-DCMC 水凝胶的制备路线示意图 [26]
Fig. 2 Schematic diagram for the preparation route of self-healing Agel-DCMC hydrogel [26]
2.2 抗菌型明胶基水凝胶 口愈合。周雯婷等 [35] 以乙二醇二缩水甘油醚为偶联
在医疗过程中因细菌感染而造成患者死亡的人 剂,将胍盐低聚物(PHMG)接枝到聚乙烯醇(PVA)上,
数与日俱增 [29] ，而传统抗生素的使用面临着溶解度 合成了 PVA 接枝物(PVA-g-PHMG)。然后，将一定
低、过量、细胞毒性等其他问题 [30] 。因此，研发出 比例的 PVA-g-PHMG 与明胶共混，制备了抗菌水凝
一种具有高效、安全、降低细菌耐药风险的高抗菌 胶敷料(AHD)，实验结果表明，AHD 对金黄色葡萄
性能生物材料对于现代医学的发展和疾病的治疗与 球菌与大肠杆菌的抑菌率可以达到 99%以上。因此，
预防具有重要意义。近年来，由于抗菌水凝胶含有 水凝胶作为新型抗菌生物材料可以替代传统的抗生
高含水量以及与人体软组织具有相似的结构和特性 素治疗方法。目前，抗菌生物材料具有可控和持续
而受到研究者的广泛关注。根据水凝胶基质和抗菌 性释放药物、局部给药、刺激药物开关释放、良好
剂的分类 [31] ，可将抗菌水凝胶分为 3 种类型:（1） 的生物相容性等重要优势。此外，开发新型抗菌生
含无机纳米粒子的水凝胶;（2）含抗菌剂的水凝胶； 物水凝胶也应注意以下问题：合成后的水凝胶应具
（3）具有固有抗菌能力的水凝胶。 有良好的生物相容性和生物可降解性；水凝胶的降
目前，使用最广泛的无机抗菌材料是银纳米粒 解不应伴随邻近结缔组织的炎症反应；抗菌肽水凝
子和氧化锌纳米粒子。负载有无机抗菌材料的水凝 胶的开发将是克服传统抗生素导致耐药细菌进化问
胶不仅可以增强抗菌性能，还可以长时间保持抗菌 题的关键。抗菌生物材料独特的组合和制备方法将
活性，从而降低细菌产生耐药性的可能性。LE 等 [32] 为抗感染治疗提供广阔的前景。
用富含儿茶酚的明胶水凝胶和银纳米粒子原位杂 2.3 刺激响应型明胶基水凝胶
化，所制得的水凝胶可以杀死革兰氏阴性菌和革兰 智能水凝胶是一类能感知外界刺激并做出相应
氏阳性菌，具有优异的抗菌活性和生物相容性。YI 变化的凝胶材料，这一特性为各种先进技术的应用
等 [33] 通过将丙烯酰氯改性的组氨酸和甲基丙烯酸酐 提供了新的可能性，在生物医学领域拥有巨大的应
改性的明胶（GelMA）与锌离子混合，通过共价键 用潜力。水凝胶作为一类具有亲疏水基团的聚合物
和金属配位键形成双重网络而构建了一种新型的 网络，可以吸收大量的水，这通常归因于其上的功
GelMA 水凝胶，通过调整金属配位键的数量来提供 能性基团，如—NH 2 、—COOH、—SO 3 H 等。这些
具有可调的机械性能和良好抗菌性能的凝胶。使用 功能性基团可以通过物理或化学改性提高材料的刺
大肠杆菌和金黄色葡萄球菌评价了水凝胶的抗菌 激响应性能。天然高分子水凝胶按其对外界刺激的不
性。咪唑基团和锌离子的协同效应赋予了水凝胶良 同响应性可分为物理、化学和生物三大类 [36] ，温度、
好的抗菌活性，且随着锌离子浓度的增加，抗菌效 光、电场、磁场、超声和机械力是典型的物理刺激；
果更加显著。ZHOU 等 [34] 以 AgNO 3 、明胶和羧甲基 化学刺激包括 pH、电化学场、溶剂、离子强度等；
壳聚糖的水溶液通过辐射诱导还原并在室温下交联 生物刺激与分子的实际功能有关，如酶反应和分子受
制备了一系列抗菌水凝胶，合成的水凝胶对大肠杆 体识别。多反应智能水凝胶可以对多种刺激做出反
菌有良好的抗菌能力，并且随着 AgNO 3 含量的增 应。表 1 总结了一些典型的刺激响应型分子的名称、
加，抗菌性也随之增强，可有效预防感染并加速伤 化学结构和性质。
