本站讯（通信员 郭瑞）近日波多野结衣内涵图，化工学院生示寂工系张雷造就与康奈尔大学梅尼格生物医学工程学院江绍毅造就、浙江大学高分子科学与工程学系张鹏造就联结，以天津大学化工学院为第一单元，发表题为《Zwitterionic Biomaterials》的综述著作，对两性离子生物材料的专有性质过头在诸多范畴的应用权衡进行了系统的先容与询查。著作的第一作家是天津大学化工学院的助理权衡员李庆斯、副造就杨静、博士权衡生文驰宇，以及浙江大学高分子科学与工程学系博士权衡生周咸池。
“两性离子团聚物（zwitterionic polymers）”是一类在重迭单元上具有一双违犯电荷的团聚物材料，可通过离子溶剂化作用发生水合效应，且强于传统非离子型亲水材料通过氢键作用产生的水合效应。两性离子团聚物具备两个主要特色：（1）电荷均衡——正负电荷基团的量相等；（2）最小化偶极——正负电荷在分子水平均匀分散。由于这些脾气，两性离子团聚物不会因局部产生电荷而静电吸附卵白质。这种强水合效应、电荷均衡、最小化偶极决定了两性离子材料的优异抗生物黏附性，包括抗非特异性卵白质吸附、抗细胞黏附、抗血栓变成、抗免疫撤销反应（Foreign body reaction，FBR）、抗细菌黏附及生物膜变成、抗海洋生物污损等。因此，两性离子材料在血液战争建树、植入建树、医疗建树润滑、抗菌涂层、伤口敷料、纳米医用材料、海洋涂料、抗污分离膜、仿皮肤传感器等生物医学应用以及工业应用中得回庸碌温雅。另外，除了具备荒谬的抗生物粘附性，由于强水合效应，两性离子材料大概灵验裁减冰点，阻难冰成核与滋长、修饰冰晶形容，推崇出荒谬的抗冻性能。
本综述从非特异性卵白质吸附表象及旨趣起程，询查了两性离子材料的水合表象及有关脾气，并对不同类型的两性离子材料进行了归纳追思。之后，对它们在不同生物医学应用以及工业应用中的代表性、修订性权衡案例进行了展示与询查（如图1）。终末，对两性离子材料及有关范畴的将来发展与挑战进行了追思与瞻望。本文将有助于从事有关范畴权衡的高校、权衡院所、科技企业等全面了解两性离子材料的策画理念与权衡进展，对加快两性离子生物材料的研发与医学、工业应用回荡具有要害意旨。
图1 两性离子材料及有关应用
两性离子材料的代表性应用如下：
1、用于抗免疫撤销反应（Foreign body reaction， FBR）
FBR是指当医疗仪器建树植入到动物体内后，其周围会变成厚且精细的一层胶原纤维囊，阻断建树与周围组织的物资与信号传递，甚而植入失败。为此，男性做爱性交技巧FBR是现时植入建树濒临的一个要害挑战。基于两性离子材料的抗生物粘附脾气，连年来，江绍毅和张雷拓荒了一系列抗FBR的可植入材料。初次讲解了两性离子水凝胶植入动物体后，可恒久幸免胶原纤维囊的变成，十足克服了动物体内的FBR。基于该使命，又拓荒了电荷均衡混电型“免疫屏蔽”水凝胶，可包封保护胰岛不受FBR和免疫系统袭击的影响，如同为其穿上一层“隐身衣”。该“东谈主造胰岛”植入小鼠腹腔后，使小鼠血糖在2天内快速裁减到平日水平，且踏实督察至少150天（如图2）。
波多野结衣内涵图
图2 基于电荷均衡混电型“免疫屏蔽”水凝胶的东谈主造胰岛
(Zhang et al. Adv. Funct. Mater. 2019， 29， 1900140; Nat. Biotechnol. 2013， 31， 553−556.)
2、用于仿皮肤传感器（Skin-like sensor）
仿皮肤传感器可模拟东谈主类皮肤，感知多种外部刺激，现已应用于疾病诊疗、东谈主工智能等前沿范畴。但由于多重反馈信号会互关系扰，在单一仿皮肤传感器中收尾多重信号的检测并及时解耦仍然是一个挑战。张雷团队运用两性离子材料的抗生物粘附脾气，增强了仿皮肤传感器的机灵性，拓荒出了新式智能传感敷料，收尾了多重信号的及时监测与别离，并灵验促进了慢性伤口（如压疮、糖尿病伤口）的愈合（如图3）。
图3 基于两性离子仿皮肤材料的智能敷料
(Zhang et al. Adv. Funct. Mater. 2021， 31， 2106406; Biosens. Bioelectron. 2022， 214， 114528.)
3、用于细胞冻存（Cell Cryopreservation）
细胞可在超低温条目下（-80~-196℃）罢手推陈出新，处于“假死”现象，从而收尾恒久保存。而冻存保护剂大概在降温流程中保护细胞免受冰晶损害，但现存保护剂存在易致溶血、有毒性等问题。为处分这一问题，张雷造就团队拓荒出可模拟自然抗冻卵白的两性离子共聚物，大概长入到冰晶面上灵验阻难冰晶滋长；同期，基于Gibbs−Curie−Wulff旨趣，协同使用两性离子小分子使冰晶变得平滑，从而显贵升迁对细胞的保护性（如图4）。团队拓荒了一系列高生物相容性细胞冻存剂，应用于红细胞、干细胞、T细胞等要害颐养性细胞的冻存，取得了荒谬的冻存遵守。
图4 两性离子材料算作高效生物相容性细胞冻存剂
成人卡通片(Zhang et al. AlChE J. 2022， 68， No. e17822; Adv. Funct. Mater. 2020， 30， 1907986; Nat. Commun. 2020， 11， 2037; JACS 2022， 144， 10251-10258.)
论文信息：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.2c00344
张雷，现任天津大学化工学院生示寂工系造就、系主任、博士生导师，国度当然科学基金优秀后生基金得回者。主要权衡见解包括生示寂工与合成生物学、低温保护、功能材料、海洋涂料等。在包括Nature Biotechnology， Nature Communications， Chemical Reviews， JACS， Angew， AIChE Journal， CES， Research， Engineering等期刊发表论文100多篇。
（裁剪 董玥欣 万梦方）波多野结衣内涵图