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为解决现有水凝胶难同时具备剪切变稀、粘附、自修复、生物相容性及抗菌性的问题，研究人员通过简单混合丝素蛋白（SF）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和硅钨酸（SiW）制备 SF@PVP-SiW 水凝胶。该水凝胶性能优良，显著促进组织再生与伤口愈合，为组织再生 biomaterials 提供新策略。
皮肤是人体最大的器官，承担着物理屏障、感觉感知、废物排泄和体温调节等关键生理功能。然而，严重的皮肤损伤及其引发的感染、炎症级联反应和器官功能障碍等并发症，每年导致大量死亡案例。不仅如此，漫长的住院时间和高昂的治疗费用，也极大地降低了患者的生活质量。因此，开发有效的伤口治疗策略以提高治疗效果和患者存活率，成为亟待解决的医学难题。
在临床伤口治疗中，人们已开发出纱布、粉末、海绵和水凝胶等多种材料。其中，水凝胶基伤口敷料因能通过维持湿润微环境、防止瘢痕形成和抑制微生物入侵等方式加速伤口愈合，受到了广泛关注。但目前，通过绿色可行的方法制备同时具备剪切变稀行为、粘附性能、自修复能力、生物相容性和抗菌活性的水凝胶，仍面临巨大挑战。这一现状促使研究人员不断探索新的材料设计与制备策略。
针对上述问题，温州医科大学的研究人员开展了一项创新性研究，成功制备出一种新型非共价双网络水凝胶（SF@PVP-SiW），相关研究成果发表在《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》上。该研究为多功能水凝胶基生物材料在组织再生领域的应用提供了全新思路，有望推动伤口修复治疗技术的发展。
主要关键技术方法
该研究的核心技术方法为通过简单混合丝素蛋白（SF）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和硅钨酸（SiW）溶液制备 SF@PVP-SiW 水凝胶。具体而言，将 SF 和 PVP 溶解于水中获得均匀混合溶液，随后加入固定浓度的硅钨酸水溶液，无需复杂化学合成或额外成分，即可实现超快凝胶化过程，凝胶形成时间在 10 秒内。所使用的材料包括购自阿拉丁试剂有限公司的 PVP（重均分子量 1.3×106 g/mol）、购自国药集团的丝素蛋白和硅钨酸，以及市场购买的猪皮，其他试剂均为分析纯。
研究结果
水凝胶的制备与结构特性
研究人员开发的 SF@PVP-SiW 水凝胶通过 SF、PVP 与 SiW 的非共价相互作用形成双网络结构。其中，SF 与 SiW 结合形成刚性的初级交联网络，PVP 与 SiW 结合构成柔性的次级网络。这种独特的双网络结构以及 SF、PVP 和 SiW 之间动态可逆的相互作用，是水凝胶实现多种优良性能的结构基础。超快的凝胶化过程（10 秒内）使得该水凝胶在实际应用中具有便捷性和高效性。
水凝胶的物理化学性能
得益于其特殊的结构，SF@PVP-SiW 水凝胶展现出显著的剪切变稀行为，这一特性使其能够很好地适应不规则伤口部位，确保与损伤组织充分接触，有利于伤口敷料的应用。同时，该水凝胶具有快速自修复能力，在受到外部力导致结构破坏后，能够快速恢复完整性，从而在长期治疗过程中维持结构稳定。此外，其还具备稳健的力学性能，可承受一定的外力作用而不易破裂。
水凝胶的生物性能
SF@PVP-SiW 水凝胶表现出强大的组织粘附能力，这归因于水凝胶表面丰富的官能团（-NH2和 - OH）能够与多种底物产生界面相互作用，确保水凝胶在伤口治疗过程中与组织紧密结合，避免脱落。在生物相容性方面，该水凝胶展现出优异的生物相容性，不会对机体产生明显的毒副作用，为其在体内应用提供了安全保障。同时，独特的内部成分赋予水凝胶出色的抗菌性能，能够有效抑制微生物感染，降低伤口感染风险。
水凝胶在伤口修复中的作用
体内评估结果证实，得益于剪切变稀、自修复、粘附、抗菌和生物相容性等优势特性，SF@PVP-SiW 水凝胶能够显著促进组织再生，加速伤口闭合。这表明该水凝胶在全层皮肤伤口愈合中具有显著的治疗效果，能够有效改善伤口愈合进程，提高治疗效率。
研究结论与讨论
该研究成功制备出一种新型非共价双网络水凝胶 SF@PVP-SiW，其通过简单的材料混合方法实现，具备快速凝胶化、剪切变稀行为、快速自修复能力、稳健力学性能、强组织粘附性、优异抗菌性能和生物相容性等多重优势特性。
这一研究的重要意义在于，它提出了一种创新策略来开发多功能水凝胶基生物材料，解决了现有水凝胶难以同时具备多种关键性能的挑战。通过合理选择 SF、PVP 和 SiW 作为构建模块，利用非共价相互作用形成双网络结构，实现了水凝胶性能的协同优化。丝素蛋白作为天然蛋白，具有良好的生物相容性和可修饰性，为水凝胶的生物安全性和功能调节提供了基础；硅钨酸作为无机金属氧化物纳米簇，通过与 SF 和 PVP 的相互作用，不仅构建了稳定的网络结构，还赋予了水凝胶抗菌等特性；聚乙烯吡咯烷酮则作为柔性网络成分，优化了水凝胶的力学性能和自修复能力。
在应用前景方面，SF@PVP-SiW 水凝胶在伤口修复领域展现出巨大潜力。它能够有效维持伤口湿润环境、抑制感染、促进组织再生，加速伤口愈合，从而缩短患者住院时间，降低治疗成本，改善患者生活质量。此外，这种制备方法绿色可行，无需复杂工艺和额外成分，有利于规模化生产和临床转化。
综上所述，该研究为组织再生应用，特别是伤口修复领域，提供了一种具有重要价值的多功能水凝胶材料及其制备策略，对推动生物材料在医学领域的应用具有积极意义。未来，基于这一研究基础，有望进一步优化水凝胶性能，拓展其在更多组织再生场景中的应用。
