封面说明

       封面以深蓝色渐变星空为核心背景，深邃色调喻指宇宙浩瀚与聚α-硫辛酸（PolyLA）基黏附水凝胶研究领域的深邃探索空间、广阔应用前景，暗示其在生物医用、柔性电子等多领域功能拓展的无限可能，奠定前沿科技感基调。

        核心位置呈现立体可视化硫辛酸分子结构，高亮标记五元环二硫键与末端羧基，直观传递其作为水凝胶黏附性、自修复性根源的科学内核；分子结构正下方嵌入水凝胶与生物组织黏附拉伸示意图，半透明粉色模拟生物组织，直观展现“湿态强黏附”特性。环绕中央的三大行星对应三种核心制备方式：热引发行星以暖橙配火焰纹理体现高温聚合特征，光引发行星以冷蓝加光束纹理呼应光引发机制，浓度诱导行星饰分子聚集纹样隐喻高浓度聚合逻辑；三者呈等边三角形布局，以“星际轨道”意象暗喻材料合成关键路径。行星外围小行星群标注“止血”“伤口愈合”“柔性传感”等多元应用方向，搭配简约图标，既体现应用领域广泛性，又暗喻“核心技术辐射多元应用”的研究逻辑，丰富视觉层次并传递实用价值。

文章亮点

       该综述系统梳理了聚α-硫辛酸（PolyLA）基黏附水凝胶的研究体系，核心创新点突出且科学意义重大。

核心创新点

      聚焦聚硫辛酸（PolyLA）的结构特性与功能协同：以α-硫辛酸（LA）为核心原料，其含二硫键的五元环结构赋予聚合能力，末端羧基提供黏附基础，同时兼具抗氧化、抗菌、抗炎等天然生物活性，突破传统水凝胶单一功能局限，实现“结构-功能”一体化设计。

     提出多元室温稳定策略破解关键瓶颈：针对PolyLA室温下易逆向解聚的核心问题，系统开发多重氢键、金属离子配位、多酚Michael加成、双键自由基聚合及多元协同增效等5类稳定机制，通过非共价相互作用或共价交联淬灭末端硫自由基，显著提升材料结构稳定性与应用可靠性。

     发展多样化绿色高效制备方法：建立热引发、光引发、浓度诱导等3种开环聚合（ROP）路径，无需复杂引发剂或苛刻条件，其中浓度诱导聚合可在室温/生理温度下自发进行，热引发与光引发策略支持“一锅法”合成及精准调控，适配不同生物医学场景需求。

     功能定制化与场景精准适配：通过组分调控（如负载药物、干细胞外泌体、导电纳米材料）和结构优化，实现水凝胶在湿态黏附、自修复、光热/温敏响应、药物缓释等功能的定制化，精准适配伤口愈合、肿瘤治疗、脊髓损伤修复、柔性传感器等多元场景。

科学意义

  理论层面：系统阐明LA的动态化学键（二硫键、氢键）作用机制与PolyLA室温稳定的构效关系，丰富动态共价化学与生物医用材料的理论体系，为天然小分子基功能水凝胶的设计提供新范式。

   技术层面：突破传统水凝胶在湿态黏附性、结构稳定性、生物相容性难以协同的技术瓶颈，开发的多元稳定策略与绿色制备方法，为高性能生物医用黏合剂的规模化生产提供技术支撑。

   应用层面：材料兼具强黏附、生物可降解、抗炎抗氧化、抗菌等特性，解决创伤修复中敷料固定难、手术二次损伤、感染控制等临床痛点，在伤口愈合、肿瘤治疗、组织工程、柔性电子等领域展现广阔应用前景，为生物医学工程与智能材料的跨学科融合提供实践范例。

   发展层面：为后续研究指明方向，如通过主链 / 侧链功能化提升材料性能、跨学科合作开发定制化敷料与生物传感器、借助人工智能辅助材料设计，推动该领域向精准化、多功能化、智能化发展。

文章主要内容

        围绕聚α-硫辛酸(PolyLA)基黏附水凝胶在生物医学领域的应用展开系统综述，深入剖析了α-硫辛酸(LA)的分子结构与生物功能，提出了5种PolyLA室温稳定策略(多重氢键、金属离子配位、多酚Michael加成、双键自由基聚合、多元协同增效)，总结了热引发、光引发、浓度诱导3种水凝胶开环聚合(ROP)制备方法，并结合具体案例阐述其在组织修复、伤口闭合、药物递送等场景的应用，同时指出当前研究挑战与未来发展方向，为该类材料的理论突破与临床转化提供关键参考。

文章背景

生物医用水凝胶黏合剂是组织修复、伤口治疗及药物递送领域的核心材料，其需同时满足高效黏附性、生物可降解性与优异生物安全性。而传统水凝胶存在动态界面贴合性差、生物活性单一等问题，且面临创伤修复中敷料固定不稳等临床痛点。

LA作为内源性抗氧化剂，分子结构中含动态可逆二硫键与黏附性羧基，兼具抗炎、抗氧化应激及广谱抗菌活性，基于其制备的PolyLA基黏附水凝胶因动态共价化学特性与多重生物功能成为研究热点。然而，PolyLA在室温下易发生逆向闭环解聚，导致材料本体弹性与黏附性能丧失，严重限制实际应用。这一问题成为限制其应用的核心瓶颈。正是基于这一行业痛点，团队围绕“如何稳定PolyLA结构、优化水凝胶性能”展开了系统性研究。

文章概述

        天津大学刘文广教授/崔春燕副研究员团队通过系统梳理近年来研究成果，从分子结构、材料设计到应用落地，构建了PolyLA基黏附水凝胶的完整研究框架，关键内容如下：

01 α-硫辛酸的概述

 LA分子由含二硫键的五元环、疏水性短烷基链及亲水性末端羧基构成，拥有动态共价键(二硫键)与非共价氢键(羧基)双重作用位点(图1a)。其核心生物功能包括(图1b)：抗氧化作用：可清除ROS/RNS(如H₂O₂、OH)、螯合重金属离子(Hg²⁺、Fe²⁺等)、再生GSH/VC/VE等内源性抗氧化剂，被称为“万能抗氧化剂”；抗菌活性：通过破坏细菌细胞膜完整性，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌及耐药菌MRSA(24小时抗菌率超80%)均有显著抑制效果；抗炎调控：抑制NF-κB通路与促炎因子释放，同时激活抗炎因子表达，缓解组织炎症反应。

 基于PolyLA骨架上丰富的黏附性羧基，其可与生物组织形成多重氢键和静电相互作用，表现出强且可逆的黏附性能(图1c)。同时丰富的动态共价二硫键及羧基间形成的多重动态氢键具有断裂后快速重建的能力，赋予了PolyLA基水凝胶可重构的网络和自修复能力(图1d)。

图1 (a) LA的分子结构及其二硫键和氢键形成的动态相互作用示意图; (b) LA的抗氧化及抗菌特性示意图; (c) PolyLA基水凝胶与生物组织之间的黏附机制; (d) PolyLA基水凝胶的可重构网络及自修复行为示意图

02 PolyLA的室温稳定策略

针对PolyLA室温解聚难题，团队归纳出5种核心稳定策略，覆盖非共价作用到共价交联，兼顾性能与生物安全性，具体如下：

1. 多重氢键稳定：引入庆大霉素(GM)、精氨酸(Arg)等分子，通过与PolyLA羧基形成强氢键降低势能。例如，Gao等在PolyLA体系中加入GM，1分钟内即可形成G-PLA水凝胶，兼具自修复与抗菌性，可加速细菌感染伤口愈合(图2a)；

2. 金属离子配位稳定：利用PolyLA羧基与Ag⁺, Fe³⁺, Ce³⁺等形成配位键，限制聚合物链迁移。如Chai等开发的可再生抗菌水凝胶(RAH)，通过Ag⁺配位稳定结构，同时Ag⁺可还原为纳米银颗粒(AgNPs)，实现抗菌性能与可重塑性(图2b)；

3. 多酚的Michael加成稳定：依托LA开环后硫自由基的亲核性，与没食子酸(GA)、单宁酸等多酚氧化后的醌类结构反应，生成稳定碳-硫共价键。Chen等通过引入GA制备的PGL水凝胶，在水环境中可利用乙醇交换形成致密网络，黏附性能优于市售纤维蛋白凝胶(图2c)；

图2 基于多重氢键、离子配位以及多酚Michael作用对PolyLA进行室温稳定的示意图。(a) 依靠多重氢键对PolyLA的稳定策略构建的G-PLA水凝胶(2022 Royal Society of Chemistry 版权许可)；(b) 依赖金属离子配位交联增强PolyLA稳定性构建的RAH水凝胶及其应用展示(2022 Elsevier B.V. 版权许可)；(c) PGL水凝胶的制备过程通过利用多酚的Michael加成实现PolyLA稳定(2024 Wiley 版权许可)

4. 双键自由基聚合稳定：利用PolyLA末端硫自由基与烯烃双键聚合，淬灭自由基以抑制解聚，是目前最常用的策略之一。例如Cui等引入厚朴酚，构建的P (TNM)水凝胶兼具抗菌、抗炎性能，还可回收利用(图3a)；

5. 多元协同增效稳定：结合多种稳定机制(如氢键+金属配位、Michael加成+氢键)，灵活调控材料功能。如Huang等开发的PDA-PLA@Fe³⁺@MXene/Ag水凝胶，通过多重作用实现结构稳定，同时具备导电特性，可用于健康监测(图3b)。

图3 基于双键自由基聚合以及多元协同增效策略实现PolyLA的室温稳定策略示意图。(a) 通过双键自由基聚合稳定PolyLA的的策略构建P(TNM)水凝胶的过程(2024 American Chemical Society 版权许可)；(b) PDA-PLA@Fe³⁺@MXene/Ag水凝胶采用多元协同增效稳定PolyLA策略提升材料的综合性能(2025 Elsevier Ltd. 版权许可)

03 PolyLA基黏附水凝胶的制备与应用

基于LA二硫五元环的高反应活性，可通过3种ROP方式制备高性能黏附水凝胶，具体应用场景如下：

1. 热引发开环聚合：温度高于70℃时LA自发开环，无需额外引发剂，操作简便，适合“一锅法”制备。如本团队将LA、Arg与丝素蛋白(SF)共混，85℃下引发聚合，构建的PolyLA/Arg/SF水凝胶可调节机械强度，既能填充乳腺癌术后缺损，又能修复放疗皮肤损伤(图4a)；

图4 基于热引发ROP的PolyLA基黏附水凝胶的制备及应用示意图。(a) PolyLA/Arg/SF水凝胶用于乳腺癌术后康复治疗，表现出抗菌、抗氧化、抗炎及血管化的多重功能(2024 Elsevier B.V. 版权许可)；(b) PTALi/DCNF水凝胶作为具有自修复、自黏附和高应变导电性的多功能传感器材料(2023 Elsevier Ltd. 版权许可)；(c) PLED水凝胶用于血友病关节炎的治疗，表现出抗炎、抗氧化及铁离子清除能力(2025 Wiley 版权许可)

2. 光引发开环聚合：λ<420nm光照下LA二硫键断裂，反应可控性强，无需引发剂，生物相容性好。如Pang等将LA修饰于壳聚糖上，紫外光照射下原位形成LAMC水凝胶，对皮肤黏附强度达(56.59±3.16) kPa，可加速糖尿病创面修复(图5a)；

图5 基于光引发ROP的PolyLA基黏附水凝胶的制备及应用示意图。 (a) LAMC水凝胶的光引发ROP制备过程(2024 Elsevier Ltd. 版权许可)；(b) 复合纳米水凝胶的多功能性及在糖尿病伤口修复中的应用(2023 American Chemical Society 版权许可)；(c) KGM-LA-Exo-siACTC1水凝胶在瘢痕疙瘩治疗中的应用(2025 Elsevier B.V. 版权许可)

3. 浓度诱导开环聚合：室温/生理温度下自发进行，绿色环保。如本团队以王浆酸钠(SQBA)为载体，将LA包封于胶束疏水核中，通过浓度诱导聚合形成PolyLA-SQBA水凝胶，具有温度响应可逆黏附性(高于临界温度黏附、低于则不黏)，可用于口腔溃疡治疗(图6a)。

图6 基于浓度诱导ROP的PolyLA基黏附水凝胶的制备及应用示意图。(a) PolyLA–SQBA水凝胶用于口腔溃疡的治疗,展现良好的可逆黏附与修复性能(2025 Elsevier B.V. 版权许可)； (b) GEL(LA/DA/Ce3+/g-C3N4)用于促进乏氧环境下的伤口愈合(2024 Elsevier B.V. 版权许可)；(c) BI-AuLA水凝胶在糖尿病伤口修复中的应用，具有促进组织再生与抗菌功能(2024 Elsevier B.V. 版权许可)

总结与展望

该综述系统梳理了PolyLA基黏附水凝胶的“分子基础-稳定策略-制备方法-应用场景”全链条研究：从LA的分子结构与生物活性出发，针对PolyLA室温解聚的核心问题，提出五类稳定策略；通过三种开环聚合方法，实现材料性能的灵活调控；最终在伤口修复、组织治疗等场景验证了应用价值。

 同时，团队也指出了当前研究的挑战：LA体内半衰期短(约30分钟)、高剂量易引发不良反应、湿态黏附强度持久性不足，且PolyLA分子量与聚合度难以控制。未来，需通过主链设计、侧链功能化提升材料稳定性与黏附性，推动跨学科合作(如联合临床医学定制疾病专属敷料、联合电子工程开发柔性传感器)，并借助人工智能辅助材料设计，突破“稳定性-生物活性-机械性能”协同优化的瓶颈。

 PolyLA基黏附水凝胶的研究，不仅为生物医用材料提供了新的设计思路，更有望在未来解决更多临床难题，为患者带来更安全、高效的治疗方案

 上述工作以综述形式已在《高分子通报》2025年12期“高分子水凝胶”专题印刷出版，论文第一作者为天津大学硕士生雒振，通信联系人为天津大学刘文广教授和崔春燕副研究员。

作者简介

刘文广，天津大学讲席教授，博士生导师。国家杰青，国务院特殊津贴专家，中国生物材料学会理事，中国生物材料学会组织工作委员会委员，中国生物材料学会医用高分子分会副主任委员，国际生物材料科学与工程学会联合会Fellow，Science China Technological Sciences(SCI收录，JCR一区),《中国科学:技术科学》《高分子学报》(SCI收录)编委。主要从事生物医用高分子材料的研究，主持和参加多项国家自然科学基金重点、科技部重点研发、科技创新2030等重大项目。创建了基于侧链氨基酸多重氢键交联的超分子聚合物水凝胶，促进和推动了N-丙烯酰基甘氨酰胺(NAGA)的生产和应用；提出了自增稠/自增强3D打印超分子水凝胶墨水的设计理念，并定制了个性化3D打印半月板、角膜替代物；提出了构筑水下和湿态环境应用黏合剂的新策略，由此发展了急救用黏合、口腔修复、止血剂及心肌补片；发展了新型辅酶基超分子聚合物弹性体和水凝胶医用黏合剂。在Nat Commun, Adv Mater，Prog Polym Sci等期刊发表300余篇论文，2018-2024年入选Elsevier中国高被引学者。第十二届冯新德高分子奖，天津市自然科学一、二等奖和天津市五一劳动奖章。

崔春燕，天津大学材料学院副研究员，硕士生导师。主要从事生物医用高分子材料、生物医用水凝胶、组织黏合剂、组织修复与再生研究。主持国家自然科学基金青年/面上项目，科技部重点研发子课题，中国科协青年托举、天津大学科技创新领军人才“启明计划”、复旦大学国家重点实验室开放课题等项目。在Nat Commun, Prog Polym Sci, Adv Mater, Adv Funct Mater等期刊发表论文40余篇。

引用本文

雒振, 刘文广, 崔春燕. 聚α-硫辛酸基黏附水凝胶的研究进展. 高分子通报, 2025, 38(12): 1789-1806Citation:Luo, Z.; Liu, W. G.; Cui, C. Y. Progress on poly(α-lipoic acid)-based adhesive hydrogels. Polym. Bull.(in Chinese), 2025, 38(12): 1789-1806doi: 10.14028/j.cnki.1003-3726.2025.25.240