皮肤作为人体最大的器官，很容易受到损伤。一旦受伤，尤其是但当伤口发生在频繁活动的部位，如手腕，膝盖和颈部时，在愈合过程中严重的细菌感染使伤口恢复成为一个主要的临床挑战。水凝胶是一种三维亲水性聚合物网络，具有与细胞外基质（ECM）相似的性质，可以为伤口保持湿润的环境，以吸收伤口渗出物，促进氧气交换，避免疤痕组织的形成，并且可以在不损伤新组织的情况下轻松去除，是生物医学领域的热门材料。但传统水凝胶的机械强度通常比皮肤组织弱，并且显着差于皮肤组织，特别是天然聚合物基水凝胶敷料。此外，关节皮肤损伤的恢复通常需要康复锻炼，但传统的水凝胶敷料缺乏对康复过程的监测。因此，有必要设计一种具有优良机械性能和导电性能的水凝胶，以实现治疗和康复训练监测的一体化。

在自然界中，许多生物组织，如肌肉、角膜、软骨等，在定向微观结构方向上表现出优异的机械强度和功能。各向异性导电水凝胶具有类似于天然组织的定向微结构，预计这将有利于组织修复，并且可以创建有效的信号传导途径，使其成为个人康复监测和治疗一体化的理想材料。

基于此，天津大学化学工程与技术学院的李俊杰教授团队受天然软组织高度有序层次结构的启发，将有序磁电纳米片结构引入到明胶氧化葡聚糖(Gel-ODex)水凝胶中，赋予其各向异性和多功能性。成功的开发出可用于伤口修复和监测的具有机电各向异性和光热抗菌性能的磁化水凝胶。这是第一次探索各向异性水凝胶在伤口治疗和可穿戴传感器领域的组合，该研究发表于《Chemical Engineering Journal》杂志上。

研究人员在设计多功能磁化水凝胶前经过详细的调研，在先前的研究中，如有研究采用定向冻结法制备各向异性 MXene 导电水凝胶，用于可穿戴柔性传感器。也有研究通过简单的磁场诱导策略开发了一种具有各向异性特性的纤维素基导电水凝胶。更有研究利用悬浮在 PDA 溶液中的铁流体(PDA螯合的CNT-Fe3O4纳米杂化物)构建了一种各向异性水凝胶，该水凝胶由贻贝激发的方法制备，可以通过外部磁场定向控制。通过研究发现各向异性凝胶可以模拟定向生物组织，并引导成肌细胞的定向生长，这是一种有效的多功能组织再生生物材料。

李教授团队通过多巴胺(DA)介导在还原石墨烯氧化物(rGO)表面原位生成 Fe3O4纳米颗粒，获得了含有多巴胺(PDA)的磁电纳米片(Fe3O4-PDA-rGO，MPG)。然后，将 MPG 引入到 Gel-ODex 水凝胶网络中，在磁场作用下成功制备了各向异性的 Gel-ODex-MPG (GOH-MPG)水凝胶。GOH-MPG 水凝胶在近红外光(NIR，808nm)下表现出各向异性的力学性能和导电性能，并具有良好的光热抗菌性能。此外，各向异性 GOH-MPG 导电水凝胶能加速感染创面的愈合，并能敏感地检测到人体活动，有助于创面愈合过程中的伤情监测和康复训练。

这种各向异性水凝胶在伤口治疗和可穿戴传感器领域的组合，这有助于开发具有组织修复和个人健康监测多功能的各向异性水凝胶，以实现治疗和康复训练监测的一体化。

论文题目：Magnet-oriented hydrogels with mechanical-electrical anisotropy and photothermal antibacterial properties for wound repair and monitoring

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142387