综述：海藻多糖：用于肠道健康和伤口愈合应用的多功能生物材料

本综述系统阐述了海藻多糖（如κ-卡拉胶、藻酸盐、ulvan和岩藻聚糖）在组织工程、伤口愈合和肠道健康领域的多维度应用。文章重点突出其生物相容性、抗氧化、抗炎和免疫调节特性，并深入探讨了其在调控肠道菌群（SCFAs）、修复肠屏障（ZO-1、Occludin）、抑制炎症通路（NF-κB、MAPK）以及促进组织再生（如ALP、RUNX-2表达）等方面的分子机制与临床潜力，为开发新型生物材料与功能性食品提供重要参考。

　　

2. 海藻衍生聚合物材料在组织工程中的应用

近年来，海藻多糖因其化学多样性、生物可降解性、生物相容性和低毒性，在生物医学和纳米生物技术领域受到广泛关注。红藻、褐藻和绿藻中提取的多糖（如ulvan、卡拉胶、琼脂糖、岩藻聚糖和藻酸盐）因其与细胞外基质相似的结构和独特的理化特性，成为极具潜力的生物活性材料。它们在组织工程和再生疗法中可用于构建支架，并通过静电纺丝、水凝胶成型等技术制备成多种形态（如纤维、微球、薄膜），用于细胞输送、药物控释和组织修复。

2.1. 卡拉胶基生物材料用于增强伤口愈合

卡拉胶（κ-C、ι-C、λ-C）是一种硫酸化半乳聚糖，具有水溶性、热可逆凝胶性和生物相容性。其中，κ-卡拉胶因在酸性条件下电负性强、可室温成胶，且其硫酸基团能促进钙离子（Ca²⁺）整合，常用于骨组织工程和抗菌伤口敷料。研究显示，κ-卡拉胶与聚己内酯（PCL）混合电纺形成的纳米纤维能有效负载抗菌肽（AMPs），对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有显著抑制效果，并促进人胚胎肾细胞（HEK 293）的增殖和迁移（69%伤口闭合率）。此外，κ-卡拉胶/胶原支架可模拟血管基质，诱导小鼠血管平滑肌细胞向成骨 phenotype分化，表现为碱性磷酸酶（ALP）活性升高、RUNX-2表达上调及矿化沉积增加，为血管钙化研究提供模型。

2.2. 藻酸盐基生物材料用于伤口愈合与组织再生

藻酸盐是从褐藻中提取的线性共聚物，由β-D-甘露糖醛酸（M）和α-L-古洛糖醛酸（G）通过1→4键连接而成。其水凝胶具有良好的吸水性、透气性和生物相容性，可用于细胞封装和靶向递送。研究报道，载超顺磁性氧化铁纳米颗粒（m-Sp）的藻酸盐微珠水凝胶（McSa@m-Sp）能增强MC3T3-E1前成骨细胞的活力、ALP活性和胶原合成，并上调成骨标志物（RUNX-2、胶原蛋白I、骨钙素）。另一研究将硒掺杂双相磷酸钙纳米颗粒（SBCP）和视黄酸（RA）融入藻酸盐/聚乙烯醇（PVA）水凝胶，使Young模量提高4倍，钙结节沉积增加1.5倍，显著促进成骨分化。在软骨再生中，壳聚糖/藻酸盐纳米颗粒负载rhBMP-2和SMAD4质粒，可增强人间充质干细胞（hBM-MSCs）的软骨特异性基因表达（SOX9、COL2A1、ACAN）。针对脊髓损伤（SCI），注入式藻酸盐/壳聚糖水凝胶搭载硒-叶酸纳米颗粒（Se-FA NPs），能支持神经细胞存活和轴突生长，具有抗氧化和抗炎作用。

2.3. Ulvan基生物材料用于伤口愈合与再生医学

Ulvan是绿藻（如石莼属）中的硫酸化多糖，具有免疫调节、抗氧化和抗菌活性。其与明胶混合形成的3D支架表现出高孔隙率和吸水率，能支持人脂肪源性间充质干细胞（hADMSCs）的黏附、增殖和成骨分化（1:1比例时效果最佳）。Ulvan/壳聚糖复合膜添加叶绿素后，能增强抗氧化性，减少IL-6和NO产生，促进成纤维细胞迁移。Ulvan-纤维素纳米纤维支架（与PLLA、PDX共电纺）可支持细胞骨架组织和伪足延伸，促进慢性伤口愈合。此外，PCL-ulvan电纺膜能上调α-SMA和MMP-9表达，降低TIMP-1/MMP-9比率，诱导无瘢痕愈合。

2.4. 岩藻聚糖在生物材料、伤口愈合和组织再生中的作用

岩藻聚糖（Fucoidan）是褐藻中的硫酸化多糖，以α-L-岩藻糖为主，具有免疫调节、抗病毒和抗血管生成等功能。其在伤口愈合中应用广泛：如明胶/氧化羧甲基纤维素（GOC）水凝胶负载岩藻聚糖（ECF）后，能提高抗氧化性、胶原合成和细胞迁移，并下调iNOS表达抑制炎症。在肌肉再生中，甲基丙烯酰化岩藻聚糖（FuMA）与明胶甲基丙烯酰胺（GelMA）形成的冷冻凝胶，可促进C2C12成肌细胞分化和线粒体生物能量学，在大鼠胫骨前肌缺损模型中增强血管化和肌肉纤维再生。岩藻聚糖还能诱导小鼠间充质干细胞（C3H10T1/2）成骨分化，提高ALP活性、钙矿化和骨钙素表达。

3. 基于海藻的生物材料用于肠道伤口愈合

海藻多糖（如porphyran、岩藻聚糖、ulvan）可通过调节肠道菌群、增强紧密连接蛋白（Claudin-1、Occludin、ZO-1）和抑制NF-κB通路，缓解炎症性肠病（IBD）。绿藻石莼属多糖（UPP）能下调促炎细胞因子，增加短链脂肪酸（SCFAs）生成，强化肠屏障。硒化ulvan（ulvan-Se）可提升IgA/IgM，降低IL-6、TNF-α和IL-1β。红藻紫菜多糖（PT）和龙须菜多糖（PLS）能恢复菌群平衡，降低iNOS和氧化应激。褐藻岩藻聚糖（LMAF）处理后可增强上皮屏障完整性，而囊叶藻多糖（PSCH）还具有抗凝血和抗血管生成活性。此外，裙带菜岩藻聚糖（UPF）和海带可溶性膳食纤维（SDF）可通过调控微生物组（如增加乳酸杆菌）和SCFA生产，减轻DSS诱导的结肠炎。

4. 挑战与未来展望

海藻多糖的应用仍面临来源差异性、提取标准化、机制不明和规模化生产等挑战。未来需结合组学技术、生物工程和个性化医疗，深化结构-功能研究，推进临床转化。

5. 结论

海藻多糖作为天然、可持续的生物材料，在组织再生、伤口愈合和肠道健康领域展现出多方面的治疗潜力，其生物活性和可定制性为开发下一代治疗方案提供了重要方向。