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導電水凝膠（CHs）結合了水凝膠的優良特性和導電材料的生理和電化學特性，受到了廣泛的關注。三維多孔結構、親水性、可控的化學物理特性以及類似于組織細胞外基質的特性，使得CHs成為細胞生長、遷移和增殖的有利基質。此外，使用CHs不僅擴大了電流對整個傷口的覆蓋范圍，還克服了基于電極的電刺激策略在使用上的不便和高電壓風險。另一方面，與不導電水凝膠不同,CHs具有高電導率和電化學氧化還原特性，可用于檢測生物系統中產生的電信號以作為組織損傷部位動態監測的傳感器，并通過增強電刺激調節細胞和組織的活動和功能。上述特性使CHs在組織修復方面具有獨特的優勢。因此，西安交通大學郭保林教授團隊綜述了導電水凝膠材料在組織修復中的應用。

圖 1 CHs的制備、應用及組織修復機制

首先，作者簡要介紹了碳基、導電聚合物基、金屬基、離子型、復合型等不同類型CHs的設計與合成策略?；谔蓟牧?，如碳納米管、石墨烯、活性炭、碳纖維和多孔碳等制備的CHs環境穩定性好、電導率高、生產成本低。導電聚合物如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等與水凝膠結合所制備的CHs大大拓展了疏水性導電聚合物在生物醫學領域中的應用。金屬及金屬氧化物如金、銀、鋅等不僅具有導電性，還具有很強的抗菌性能。離子基CHs很好的模擬了生物系統通過離子傳遞連續信號的特性。多種類型復合制備的CHs也使導電水凝膠的性能更加豐富和優異。

其次，介紹了導電水凝膠應用的組織修復類型。CHs通過物理形態、化學和生物活性改善細胞行為，可以提供神經組織再生的適宜營養；導致肌肉組織的收縮活動；促進皮膚創面巨噬細胞、中性粒細胞和角質形成細胞的遷移；并提升對骨修復相關細胞的粘附、增殖和形態學的支持。

最后，對導電水凝膠敷料促進組織修復的機制做了分析。水凝膠具備的藥物遞送，導電成分所引入的光熱抗菌，抗炎、刺激響應、實時監測以及對細胞增殖和組織修復相關通路的激活，均有效的改善了組織修復。

此外，該工作還對CHs應用于組織修復中可能會面臨的問題挑戰作了總結。生物相容性、力學性能、耐藥菌威脅、基礎疾病、患者的心理狀態和倫理問題等，都是影響CHs臨床轉化的因素。其次，智能炎癥調控、多參數分離檢測、自發電以及探索導電材料與電刺激之間的深層次關系，都是進一步研究的方向。最后，作者期待在未來能有更多CHs走出實驗室，走向臨床。

相關研究成果以“Conductive Hydrogels for Tissue Repair”為題發表在Chemical Science雜志上（DOI: 10.1039/D3SC00145H, IF=9.969），該工作得到了國家自然科學基金、陜西省自然科學基金、金屬材料強度國家重點實驗室、中央高校世界一流大學（學科）和特色發展引導資金等項目的支持。西安交通大學前沿科學技術研究院助理教授梁永平為本文第一作者，通訊作者為郭保林教授。