综述：蛋白质-多糖水凝胶：未来生物技术的智能材料综述

（编辑推荐）这篇综述系统阐述了蛋白质(protein)-多糖(polysaccharide)杂化水凝胶作为智能生物材料的突破性进展，重点分析了其通过酶促交联(enzymatic crosslinking)、点击化学(click chemistry)等创新策略实现的动态生物功能调控，在组织工程支架(tissue scaffolding)、靶向给药(drug delivery)和生物修复(bioremediation)等领域展现出变革潜力。

　　

ABSTRACT

蛋白质和多糖作为天然生物聚合物，凭借其独特的生物相容性(biocompatibility)和可降解性(biodegradability)，已成为开发生物功能水凝胶的核心原料。2001-2025年的研究突破表明，通过精确调控两者复合比例与交联方式，可构建具有环境响应特性的"智能"材料体系。例如，利用温度敏感的明胶(gelatin)与pH响应的海藻酸钠(alginate)复合，能制备对生理微环境变化产生形变记忆的4D水凝胶。

动物与植物组织工程

在软骨再生领域，胶原(collagen)-透明质酸(hyaluronic acid)复合水凝胶通过模拟细胞外基质(ECM)的纤维网络结构，成功引导干细胞定向分化。最新研究通过引入RGD肽序列，使材料对整合素(integrin)受体的亲和力提升300%，显著加速组织再生。植物领域则开创性地将玉米醇溶蛋白(zein)与果胶(pectin)结合，开发出能同步输送水分、养分和植物生长激素的"活体支架"，在沙漠农业中实现作物存活率85%的提升。

智能给药系统

基于蛋白质-多糖的刺激响应性药物载体展现出时空精准控释能力。典型案例如：在肿瘤治疗中，利用铁蛋白(ferritin)的pH门控特性与壳聚糖(chitosan)的黏膜黏附性，构建的口服纳米颗粒能在肠道pH>7.4时释放阿霉素(doxorubicin)，使药物生物利用度提高6.8倍。而通过光热响应的丝素蛋白(silk fibroin)-卡拉胶(carrageenan)复合体系，可实现近红外光(NIR)触发的胰岛素按需释放。

环境修复应用

在重金属污染治理方面，基因重组蛛丝蛋白(spidroin)与氧化葡聚糖(dextran)形成的多孔水凝胶，对铅离子(Pb²⁺)的吸附容量达898 mg/g。最新突破是将漆酶(laccase)固定于大豆蛋白(soy protein)-纤维素纳米晶(CNC)网络，构建的双功能材料可同步降解双酚A(BPA)和捕获微塑料(microplastics)。

当前挑战与未来方向

尽管取得显著进展，材料批次差异性(batch-to-batch variation)仍是产业化的主要瓶颈。通过人工智能辅助的分子动力学(MD)模拟预测交联位点，结合微流控(microfluidic)精准混合技术，有望将产品合格率从现有62%提升至90%以上。下一代研究将聚焦于开发具有自愈(self-healing)和导电(conductive)特性的多功能复合材料，以适配神经接口等前沿应用需求。

Conflicts of Interest

作者声明无利益冲突。