组织工程作为再生医学的重要分支，正在从“材料替代”迈向“功能重建”的新阶段。在这一转变过程中，水凝胶因其与天然组织相似的高含水性、柔软性及可调性能，已成为软硬组织修复中最具前景的支架材料之一。然而，传统水凝胶往往忽视了材料与生物组织“接触界面”的作用，使其在细胞黏附、生物整合与信号调控方面表现受限，难以适应动态复杂的组织微环境。为系统梳理界面在水凝胶组织修复中的关键作用，西北工业大学黄河源副研究员团队联合西安交通大学、新加坡国立大学、解放军总医院等多家单位聚焦水凝胶在界面层级的功能重构问题，强调通过类自然的表面结构设计、化学组分调控与功能协同集成，可显著提升水凝胶在创面修复、软骨替代、神经再生、心肌修复等领域的应用性能，为多种临床适应症提供更优材料解决方案。

图1综述内容框架

文章要点

三维设计，激发界面功能潜力

图2 水凝胶表界面与生物组织中细胞功能之间的调控关系

  该综述围绕“表面结构调控”“化学组分调节”与“功能界面构建”三大战略，提出界面功能化设计是提升水凝胶生物性能的核心路径：

1. 表面结构调控：

  通过引入微纳尺度图案（如纳米柱阵列、微脊/沟槽结构）模拟细胞外基质（ECM）微环境，可有效引导细胞的黏附、展伸、迁移与分化行为。仿生荷叶、小肠绒毛、蛛丝等多级结构可分别赋予水凝胶抗菌、防污、增强物质交换及力学承载能力，在皮肤、软骨、骨等组织修复中展现广阔前景。

2. 表面化学功能化：

  通过引入多巴胺、氨基、硫醇及阳离子基团等官能团，可实现水凝胶在湿态环境下的强力粘附、抗菌防感染等功能。表面功能基团还可与细胞膜蛋白产生特异相互作用，调控细胞黏附和信号转导。同时，构建导电界面可增强与电活性细胞之间的耦合，推动神经与心肌组织修复应用发展。

3.功能界面集成与新兴策略：

  水凝胶界面正朝多功能融合与智能响应方向发展，结合热、湿度或光响应元件实现界面性质的动态调控，精准适配组织修复不同阶段需求。同时，多层异质界面结构实现抗菌与促黏附功能分层协同，并结合3D打印、电纺等制造技术，提升水凝胶在复杂解剖结构中的构建能力与生物适应性。

图3 指导生物启发水凝胶表面设计用于组织工程的三个战略路径：微结构调节、化学组成调节以及功能表面改性共同促进了具有增强生物活性和组织整合能力的水凝胶的开发。

总结

界面创新，推动再生医学前行

  仿生界面设计不再只是表面修饰，而是组织修复材料性能突破的“核心引擎”。结合自然结构启发、化学改性技术和先进制造工艺（如3D打印、电纺、微图案等），未来水凝胶材料将在以下领域展现广阔应用前景：创伤修复与感染控制、软骨/心肌/神经等高功能组织再生、可植入医疗器械与智能生物界面。随着水凝胶市场规模持续扩大，界面工程将成为材料科学与再生医学交叉融合的重要发展方向。

  相关研究成果以“Biofunctional and Interface‐Engineered Hydrogels for Advanced Tissue Engineering”为标题发表在学术期刊Advanced Healthcare Materials上。本论文第一作者为西北工业大学2022级博士研究生贾犇，通讯作者为西北工业大学黄河源副研究员。该论文得到了国家自然科学基金，陕西省科技创新团队项目，中国科协青年人才托举工程博士生专项，西北工业大学大学博创基金等项目的资助。

  原文信息：

  Jia B, Zhao X, Wan X, et al. Biofunctional and Interface‐Engineered Hydrogels for Advanced Tissue Engineering.

  Adv. Healthcare Mater., 2025, 2502146.

  https://doi.org/10.1002/adhm.202502146

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