本文是一篇综述文章，作者包括Xingan Qiu、Feng Xiang、Hong Liu、Fangbiao Zhan、Xuezhe Liu、Pengzhen Bu、Bikun Zhou、Qiaojian Duan、Ming Ji和Qian Feng。其中，Xingan Qiu和Feng Xiang为共同第一作者，Ming Ji和Qian Feng为共同通讯作者。Ming Ji来自重庆大学附属三峡医院骨科及重庆大学医学院，Qian Feng来自重庆大学生物流变科学与技术教育部重点实验室及生物工程学院。该综述发表于 Biomaterials Science 期刊，于2024年12月31日收到稿件，2025年3月20日接受，刊载于2025年第13卷，页码为2274–2296，DOI为10.1039/d4bm01734j。

本文围绕“电活性水凝胶（electrical hydrogel）”在伤口愈合中的应用展开，属于生物材料与再生医学交叉领域。文章系统综述了基于电生理策略的伤口修复技术，重点关注电刺激促进组织再生的机制、电活性水凝胶的分类及其在不同类型伤口中的应用。作者的写作目的在于填补当前缺乏系统分类框架的空白，并为电活性水凝胶的临床转化提供理论参考。

文章的主要观点可以归纳为以下几个方面：

第一，电刺激促进伤口愈合的机制具有双重性，即直接调控细胞行为和辅助抗菌与药物释放。
作者首先从内源性电场（endogenous electric field, EEF）出发，解释了皮肤受伤后跨上皮电位（transepithelial potential）短路形成从伤口边缘指向中心的电位差，从而引导细胞发生“趋电性”（electrotaxis）迁移。进一步研究表明，EEF通过激活Src和磷酸肌醇信号通路，涉及PI(3)Kγ和PTEN等关键基因，促进修复细胞的定向迁移。外源性电刺激则可模拟或增强EEF，调节巨噬细胞、成纤维细胞、内皮细胞等的行为。在炎症期，电刺激可促进免疫细胞募集和吞噬效率，并通过降低IL-1β、IL-6和TNF-α等炎症因子表达，推动炎症期向增殖期过渡。在增殖期，电刺激通过TGFβ1-ERK-NF-κB通路促进成纤维细胞增殖，通过VEGF相关通路和MAPK/ERK信号通路促进血管生成。在重塑期，电刺激促进胶原类型转换和基质重塑，减少瘢痕形成。此外，电刺激的辅助功能包括通过破坏细菌膜、干扰电子传递、产生电解副产物以及调节免疫细胞活性实现抗菌作用；同时，电刺激还能控制药物释放，实现按需给药。例如，Qin等人开发的摩擦电响应水凝胶通过聚吡咯（polypyrrole, PPy）在电刺激下还原收缩，释放姜黄素纳米颗粒；Fu等人则利用压电纳米发电机在动物活动时触发PTEN抑制剂释放，避免了持续高强度抑制的副作用。

第二，电活性水凝胶根据驱动模式可分为导电驱动型、压电驱动型、摩擦电驱动型、光电驱动型及其他类型。
导电驱动型水凝胶依赖外部电源，通过掺入导电聚合物（如聚苯胺PANI、PPy、PEDOT:PSS）、金属、碳材料或离子导体实现导电性。不同填料的优缺点各异：导电聚合物可调性强但存在细胞毒性风险；金属填料导电性高且有抗菌性但长期安全性存疑；碳材料导电性优异但分散稳定性差；离子导体生物相容性好但导电率低。压电驱动型水凝胶利用非中心对称晶体在机械应力下产生压电电位，常用材料包括压电陶瓷、压电单晶和压电聚合物。近期研究还发现，离子在压力梯度下的迁移速度差异是压电离子水凝胶产生电压的关键机制。摩擦电驱动型水凝胶基于摩擦纳米发电机（triboelectric nanogenerator, TENG），其工作模式包括垂直接触-分离、接触-滑动、独立摩擦层和单电极四种。这类水凝胶可收集生物机械能并转化为电信号，但存在能量转换效率有限和长期摩擦磨损问题。光电驱动型水凝胶将半导体材料（如TiO₂异质结）整合到水凝胶中，在光照下产生光生电子-空穴对，形成光生电位，实现无外部电源的远程电刺激。其他类型还包括磁电驱动和超级电容器驱动的复合系统。文章还以图表形式呈现了不同驱动模式的工作原理，并引用了多项代表性研究。

第三，电活性水凝胶在急性创伤、慢性感染、糖尿病创面和烧伤创面中均显示出治疗潜力。
在急性创伤治疗方面，Wang等人将超级电容器与透明质酸钠水凝胶结合，实现了自供电电刺激，加速昆明小鼠急性创面愈合；Xu等人制备了具有气-固接触分离摩擦电效应的多孔水凝胶，通过大鼠运动原位产生电刺激；Zheng等人和Hu等人则分别设计了兼具运动传感功能的导电水凝胶，在促进愈合的同时实时监测人体活动。在慢性感染创面治疗方面，电活性水凝胶常与其他抗菌策略联合使用。例如，Wu等人利用PANI与磺化透明质酸构建的导电水凝胶对金黄色葡萄球菌（S. aureus）感染的SD大鼠创面有明显的抗菌和促愈合作用；Lu等人将氧化石墨烯和壳聚糖整合到压电水凝胶中，实现对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的协同抑制；Yang等人开发的皮肤集成电子敷料可实时监测炎症标志物并按需提供电刺激。在慢性糖尿病创面治疗方面，Jeong等人设计了可穿戴离子摩擦电贴片，在BALB/c小鼠糖尿病创面中促进再上皮化、血管生成和胶原合成；Zhang等人开发了兼具活性氧清除和电活性的DMP/IL/PVA水凝胶，在SD大鼠中减轻炎症并促进愈合；Ge等人和Zhao等人分别通过光热-电刺激协同和光热抗菌导电水凝胶加速糖尿病创面愈合；Liu等人利用螺旋藻负载的导电水凝胶在自然光照下持续供氧并结合电刺激，显著改善糖尿病创面缺氧状况。在慢性烧伤创面治疗方面，Qiao等人将Bi₂S₃/TiO₂异质结纳米管嵌入胶原/透明质酸水凝胶中，在红光照射下产生光电流，激活L型电压门控钙通道，促进成纤维细胞和神经元钙内流，加速深II度烧伤大鼠的神经再支配和血管生成；Tian等人则开发了基于可聚合低共熔溶剂和巯基化透明质酸的双网络导电水凝胶，在电刺激下实现烧伤模型第14天创面闭合率达98.05%，并促进巨噬细胞向抗炎表型极化。

第四，电活性水凝胶的临床转化仍面临多重挑战。
首先，电刺激促进伤口愈合和抗菌的具体分子机制尚未完全阐明，尤其是不同电流类型和参数对细胞信号通路的调控差异仍需进一步研究。其次，缺乏针对不同伤口类型和个体差异的标准化电刺激方案，电场类型、强度、频率和持续时间的选择尚无统一规范。第三，现有研究多基于小鼠、大鼠和兔等小动物模型，缺乏大型动物（如比格犬或猪）的验证，临床试验数据更为有限。第四，电活性水凝胶的设计仍需优化，包括对复杂伤口形态的适应性、长期生物相容性和降解安全性、规模化生产的可行性以及监管和伦理问题。

本文的学术价值在于系统梳理了电活性水凝胶在伤口愈合领域的最新进展，建立了基于驱动模式的分类框架，涵盖了从导电、压电、摩擦电到光电等多种机制，为后续研究提供了清晰的参照体系。同时，文章深入分析了电刺激在伤口愈合各阶段的作用机制，并结合具体案例展示了电活性水凝胶的多功能整合能力，如抗菌、抗氧化、药物释放、实时监测和自供电等。应用价值方面，文章指出了电活性水凝胶在急性创伤、感染创面、糖尿病溃疡和烧伤等多种临床场景中的治疗潜力，并提出了未来发展的关键方向，包括开发可降解导电材料、优化自供电系统的输出稳定性、建立大型动物模型以及推动智能闭环系统的集成。这些内容对于生物材料研究者、临床医生以及相关领域的工程技术人员具有重要的参考意义。