综述：水凝胶作为运动医学材料的最新进展：特性、修饰策略及在运动中的应用前景

这篇综述系统阐述了水凝胶（Hydrogel）在运动医学领域的创新应用，重点探讨了其三维多孔结构、智能响应性（如pH/压力/温度响应）和可调机械性能（如模量5.88±0.82 MPa、断裂伸长率899-1047%）如何赋能前交叉韧带（ACL）修复、可穿戴生物传感器（SERS）和智能护具开发。通过表面涂层（如Sr-Ca-P改性PET）和块状水凝胶（如PVA/PEG双网络）的差异化设计，为运动员损伤修复、健康监测和防护装备提供了突破性解决方案。

　　

水凝胶在运动医学中的革命性应用

运动损伤修复功能
水凝胶因其与人体软组织相似的三维网络结构，成为肌腱修复的理想材料。例如，嵌入成纤维细胞生长因子（bFGF）的明胶/聚己内酯/肝素（GPH）纳米纤维支架，在兔跟腱缺损模型中显著促进组织再生。对于肌肉损伤，导电水凝胶通过模拟骨骼肌电导率微环境，加速C2C12成肌细胞分化，在小鼠体积性肌肉缺损（VML）模型中促进新生肌纤维形成。

运动监测功能
智能响应水凝胶可实时监测运动员生理指标。采用聚多巴胺/聚丙烯酰胺双层的粘附性水凝胶（AHBH）界面，能在振动和出汗条件下稳定获取表面肌电信号（sEMG），信噪比（SNR）优于传统Ag/AgCl电极19 dB。而基于木质纤维素开发的"Wood eSkin"仿生传感器，更可同步监测五指弯曲等多维运动轨迹。

机械性能突破
仿关节软骨"混凝土结构"的PVA/PEG水凝胶，通过定向拉伸形成"钢筋-水泥"网络，压缩强度达18 MPa。自生长装甲水凝胶表面结晶层可抵抗78 MPa切割压力，且在-50°C至80°C环境保持柔性，适用于高山滑雪等极端场景。

抗菌与界面优化
含ε-聚赖氨酸（ε-PLL）的Cur-Mg@PP水凝胶通过释放Mg²⁺和姜黄素，实现99.5%的金黄色葡萄球菌抑制率。而PEI/PAA双涂层技术使医疗器械表面同时具备自修复和抗血栓功能。

智能装备应用

1. 智能韧带：定向退火铸造（DAC）制备的PVA/海藻酸钠电子水凝胶韧带（IEHL），实现膝关节稳定性与应变实时无线监测；
2. 可穿戴设备：S-CNF Ag NPs/PAA水凝胶传感器通过表面增强拉曼散射（SERS）技术，可检测3.98 μM的汗液尿酸；
3. 防护系统：仿生BPP水凝胶护具在50%应变范围内保持337的应变系数（GF），冲击超阈值时自动报警；
4. 智能鞋垫：甘油/水双溶剂体系制备的TENG水凝胶，结合随机森林算法实现滑雪动作97.1%识别准确率。

当前挑战集中于长期耐久性（如600万次循环后的PDN水凝胶完整性）、多参数信号稳定性（如汗液pH监测）以及临床转化验证。未来突破方向包括动态交联网络优化、多模态传感集成，以及符合医疗器械规范（如ISO 13485）的规模化生产。