综述：多糖基水凝胶：材料、制备及其在医学、食品、吸附和农业中的应用

《Journal of Agriculture and Food Research》：Polysaccharide-based hydrogels: Materials, preparation, and applications in medicine, food, adsorption, and agriculture

本综述系统总结了多糖基水凝胶（PBHs）的材料来源（如壳聚糖、海藻酸盐、黄原胶等）、复合类型（多糖/多糖、多糖/蛋白质等）及制备方法（物理交联、化学交联、双网络交联等），重点探讨了其在生物医学（伤口愈合、药物递送、组织工程）、食品工业（加工与包装）、吸附（染料与重金属去除）及农业（控释肥料与土壤改良）等领域的应用潜力与挑战，为多功能绿色材料的设计与开发提供了重要理论参考。

　　

多糖基水凝胶的材料体系

多糖基水凝胶（PBHs）因其优异的生物相容性、可降解性及凝胶强度特性，被视为功能性水凝胶的理想候选材料。单一多糖水凝胶（如壳聚糖基、海藻酸盐基水凝胶）存在机械强度不足、稳定性差等局限，而复合多糖水凝胶（如壳聚糖-羧甲基纤维素复合水凝胶）通过静电自组装等策略，显著提升了抗炎性和抗氧化能力。例如，载有大麻二酚的复合水凝胶可抑制炎症因子（CCL3、IL-6等）表达，促进巨噬细胞向M2表型极化。

物理与化学交联策略

物理交联通过氢键、静电作用等非共价相互作用形成可逆网络，条件温和但稳定性较差；化学交联（如点击化学、Schiff碱反应）利用共价键构建高机械强度水凝胶，但可能引入毒性交联剂。双网络交联结合二者优势，例如基于宿主-客体相互作用的超分子水凝胶兼具注射性和紫外响应性。新兴技术如3D打印和超声波处理进一步实现了水凝胶结构的精确调控。

生物医学应用前沿

在伤口愈合领域，CMCS-OHA水凝胶展现优异止血能力和生物降解性，可作临床密封剂使用；载银纳米粒子的葡聚糖基水凝胶具备抗菌黏附功能，加速糖尿病伤口愈合。药物递送系统中，pH响应型水凝胶（如海藻酸钠-聚丙烯酸复合物）可实现结肠癌药物的靶向控释。组织工程中，3D打印的明胶-结冷胶生物墨水成功模拟软组织结构，而磺化透明质酸甲基丙烯酸酯水凝胶促进骨再生。

食品与吸附创新应用

PBHs作为脂肪替代品（如魔芋葡甘聚糖-燕麦β-葡聚糖复合物）改善低脂乳化肠的质构与消化特性。在吸附领域，石墨烯氧化物-羟乙基淀粉水凝胶对孔雀石绿的去除率显著提升，而壳聚糖-DNA水凝胶可同步吸附重金属离子（Cu²⁺、Pb²⁺）和染料（亚甲基蓝、刚果红）。

农业与环境修复

控释肥料水凝胶（如海藻酸钠-明胶微球）通过调节养分释放曲线促进红椒生长；土壤熏蒸剂水凝胶（异硫氰酸酯-羧甲基纤维素）具备可调释放速率与抗菌性。此外，钙藻酸盐-蘑菇多糖水凝胶诱导植物对烟草花叶病毒产生广谱抗性。

挑战与工业化瓶颈

PBHs的大规模应用仍面临成本高昂、工艺复杂性及生物安全性验证等挑战。例如，化学交联剂潜在细胞毒性、降解产物生态风险（如低分子糖片段破坏土壤碳氮平衡）需通过智能化降解调控系统解决。未来需通过人工智能优化工艺参数、开发绿色交联策略，推动其在个性化医疗与智能农业中的转化应用。