综述：琼脂作为天然聚合物：从培养基到尖端生物医学应用

这篇综述系统阐述了琼脂（agar）从传统微生物培养基到现代生物医学应用的转型历程。作为源自红藻的天然多糖，其独特的温度响应性凝胶化（thermo-reversible gelation）、高生物相容性和可功能化特性，使其在药物递送系统（DDS）、组织工程支架、3D生物打印（3D bioprinting）和智能水凝胶（smart hydrogels）等领域展现出巨大潜力。文章重点探讨了琼脂-纳米颗粒复合材料的创新应用及其在再生医学中的转化挑战。

　　

化学结构

琼脂作为海洋红藻（如Gelidium和Gracilaria）的提取物，主要由线性结构的琼脂糖（agarose）和支链结构的琼脂胶（agaropectin）组成。前者赋予凝胶强度，后者提供网络柔性，二者协同形成独特的温度可逆凝胶——在35–40°C固化，85–90°C液化。这种特性使其成为可控药物释放和可注射制剂的理想载体。

微生物学

自19世纪以来，琼脂便是微生物培养的"黄金标准"培养基。其凝胶稳定性（优于明胶Gel）和宽温度耐受范围（4–60°C）支持了细菌/真菌的分离培养。最新研究通过添加生长因子或纳米颗粒（如AgNPs），进一步拓展了其在病原体检测和抗生素筛选中的应用。

生物医学应用

药物递送：琼脂凝胶网络可高效包埋药物，通过pH/温度响应实现靶向释放。例如银纳米颗粒（AgNPs）-琼脂复合敷料能同步控制感染和促进伤口愈合。
组织工程：与壳聚糖（chitosan）、海藻酸钠（alginate）等共混后，琼脂支架的机械性能和细胞粘附性显著提升，已成功用于骨/软骨再生。
3D生物打印：琼脂基生物墨水（bioink）因其优异的流变特性和形状保真度，成为构建复杂组织（如皮肤、血管）的核心材料。

纳米技术创新

石墨烯（graphene）增强的琼脂复合材料展现出导电性和机械强度双重提升，适用于神经组织工程；而磁性纳米粒子（Fe₃O₄）的引入则开发出可远程调控的药物释放系统。

临床转化挑战

当前限制包括：① 天然琼脂的批次差异性；② 低弹性模量（<100 kPa）不适用于承重组织；③ 细胞亲和性不足。解决方案聚焦于化学修饰（如甲基化）和动态交联技术开发。

结论与展望

作为符合绿色化学原则的生物材料，琼脂在精准医疗和智能诊断领域潜力巨大。未来研究需突破材料均一性瓶颈，并通过类器官培养等新型模型验证其临床适用性。跨学科协作将加速这一海洋多糖从实验室走向病床的进程。