“有助于治疗与功能性化妆品”提升水凝胶性能的设计策略问世

by Jeong Ilwoong

Published 09 Jun.2026 08:36(KST)

一种可提高水凝胶强度并控制其黏附性与分解速度的技术已被开发出来。水凝胶是一种广泛用于生物健康领域的凝胶材料，常见于隐形眼镜、祛痘贴、伤口治疗敷料等产品中。

韩国科学技术院9日表示，化学系Lee Haeshin教授研究团队开发出一种以天然抗氧化成分多酚（Polyphenol）之一“单宁酸（Tannic Acid）”为基础的海藻来源水凝胶新型材料设计策略。

水凝胶即使在紧密贴附皮肤的状态下，也能承载药物和有效成分，因此可被用作▲药物递送载体 ▲创伤敷料（帮助保护和愈合伤口部位的医用敷料） ▲组织工程支架（帮助人工组织再生的结构体） ▲化妆品材料等。

（左起）Yang Hanyeol研究员、Lee Haesin教授。KAIST供图

这项新开发的设计策略核心在于，提高水凝胶的机械强度和黏附性，并调控其分解速度，从而最大化发挥上述作用。

研究团队在此次研究中关注的是一种水凝胶材料“κ-卡拉胶（κ-Carrageenan）”。κ-卡拉胶是从石花菜等红藻中提取的天然高分子，常用于提高果冻、酱料等食品的黏度，同时帮助其保持形态。

不过，长期以来，利用κ-卡拉胶制成的水凝胶在性能提升方面一直存在局限。原因在于，κ-卡拉胶分子中大量含有的硫酸基（Sulfate Group）结构会像同极磁铁相互排斥一样产生“分子间斥力”，从而妨碍致密结构的形成。也正因如此，水凝胶的强度和黏附性难以提高，其分解速度也难以调控到理想水平。

为解决这一问题，研究团队将目光投向天然多酚单宁酸。多酚是植物为保护自身免受紫外线和病虫害等影响而生成的天然成分，具有可同时与多种物质结合的特性。

尤其是，单宁酸具有多个结合位点（没食子酰基），可与κ-卡拉胶的硫酸基发生强相互作用，起到连接分子之间的作用。研究团队认为，利用这一点可以强化水凝胶结构。

AI生成图片。KAIST供图

实际结果显示，当硫酸基遇到单宁酸时，水凝胶变得更加坚固。添加单宁酸的κ-卡拉胶水凝胶，其储能模量（反映凝胶坚固度和弹性的指标）达到1632帕，较纯κ-卡拉胶水凝胶（294帕）提升了5倍以上。

这意味着水凝胶即使在外部压力或形变作用下，也能稳定保持形态。换言之，这有助于提升伤口治疗敷料和药物递送贴片的耐久性与使用性。

研究团队还成功实现了水凝胶快速分解性与强黏附性的兼具。添加单宁酸的水凝胶在模拟人体胃肠环境的实验中表现出相对更快的分解速度，同时对皮肤和粗糙表面显示出较强附着力。

Lee Haeshin教授表示：“此次研究的意义在于，提出了一种无需化学合成、仅凭天然成分即可同时调控水凝胶强度、黏附性和分解速度的设计原理。”他还称，“研究团队期待，这一成果今后可在食品、化妆品和生物材料领域扩展并应用为一种更安全、更简便的天然高分子凝胶平台。”

本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。