关键词：导电水凝胶；生物电子；糖尿病骨骼肌缺损；免疫调控；电耦合；自修复；组织粘附
Mechanically Compliant Hydrogel Bioelectronics Promote Diabetic Skeletal Muscle Regeneration Through Immunomodulatory and Electrocoupling Effects
Volume 35, Issue 39, September 25, 2025 2423340
DOI：https://doi.org/10.1002/adfm.202423340
一、研 究 背 景
体积性肌肉缺损（VML）是临床常见创伤类型，常规水凝胶修复体系在普通肌肉损伤中已展现修复潜力，但糖尿病患者骨骼肌缺损仍存在巨大治疗瓶颈：
糖尿病微环境持续诱导慢性炎症，巨噬细胞长期偏向促炎 M1 型，持续破坏肌肉再生微环境；
高糖环境大幅抑制肌卫星细胞增殖分化，内源性再生能力严重受损；
天然骨骼肌具备电生理传导特性，传统绝缘水凝胶无法重建肌肉电信号通路，难以恢复肌肉收缩功能。
现有修复材料无法同时匹配肌肉力学、导电、抗炎多重需求，因此本研究构建一种多功能复合导电水凝胶生物电子导体，同步实现力学仿生、免疫调控、电信号耦合三重功能，针对性解决糖尿病骨骼肌缺损修复难题。
二、多功能导电水凝胶的原料与结构性能
1. 水凝胶自组装原料体系
三元复合组分一步自组装成型：
甘露糖受体结合葡甘聚糖：靶向调控巨噬细胞极化，赋予材料固有免疫调节能力；
聚多巴胺修饰导电聚吡咯：构建连续导电网络，实现肌肉电耦合，同时提供动态交联位点；
明胶：模拟胞外基质，提升细胞粘附与生物相容性，提供非共价交联作用。
2. 多重交联赋予优异力学适配性能
体系同时存在动态共价键 + 非共价相互作用双重交联机制，完美匹配软组织力学需求：
组织粘附力：对软组织粘附强度可达 69.41 kPa，术后无需缝合即可贴合缺损部位；
弹性恢复：100% 形变后可完全回弹，适配骨骼肌反复收缩运动；
快速自修复：破损后 1 min 内完成自愈合，维持导电与力学完整性。
3. 两大核心功能特性
导电生物电子功能 水凝胶具备弹性导电特性，植入缺损后可与电活性骨骼肌建立稳定电耦合通路，传导肌电信号，激活肌细胞分化，恢复肌肉收缩功能；
固有免疫调控功能 葡甘聚糖与聚多巴胺协同调控巨噬细胞极化，诱导巨噬细胞向抗炎修复型 M2 型转化，抑制糖尿病微环境持续性慢性炎症，为肌肉再生创造友好微环境。
三、体内修复效果（糖尿病大鼠 VML 缺损模型）
在糖尿病大鼠体积性肌肉缺损动物模型中，该导电水凝胶生物电子器件实现三重修复效果：
高效免疫微环境重塑 材料原位诱导 M2 巨噬细胞富集，显著降低缺损区域促炎因子释放，缓解糖尿病带来的持续性炎症损伤；
骨骼肌组织再生 电耦合信号联合抗炎微环境协同促进肌卫星细胞增殖分化，新生肌纤维有序排布，填补肌肉缺损空腔；
3.肌肉运动功能恢复 导电网络重建肌肉电生理传导通路，受损骨骼肌收缩能力、运动功能实现显著恢复。
四、核 心 创 新
📌 一体化多功能水凝胶生物电子新体系 首次将力学仿生、导电电耦合、固有免疫调控三大功能整合至单一水凝胶材料，专门适配糖尿病肌肉缺损特殊病理微环境；
📌 动态多重交联力学优化设计 动态共价 + 非共价复合交联，同步实现高组织粘附、完全弹性回弹、超快速自修复，完美适配骨骼肌动态收缩场景；
📌 电信号传导 + 免疫调控协同再生策略 区别于单一抗炎或单一导电修复材料，通过电耦合激活肌细胞再生、免疫调控改善炎症微环境双通路协同，突破糖尿病肌肉修复两大核心障碍；
📌 面向糖尿病并发症修复的转化型生物电子材料 针对糖尿病这一特殊病理模型开发，为糖尿病软组织创伤、运动系统缺损修复提供全新材料治疗范式。
免责声明
1）本文为文献学术解读，全部研究结论归属原文作者，仅用于科研学习交流；
2）该导电水凝胶目前仅处于动物实验阶段，尚未开展临床人体应用；
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