天然食药同源小分子自组装形成的水凝胶因其丰富的内在生物活性和优异的生物相容性，被认为是治疗细菌感染，促进皮肤伤口愈合最有前景的敷料之一。然而，开发具有高机械强度和多功能特性的中草药超分子水凝胶目前仍然是一个挑战。
甘草酸（Glycyrrhizic acid，GA）是一种具有多种生物活性的天然三萜类皂苷，其单体分子由疏水糖苷配基18β-甘草次酸和亲水性双葡萄糖醛酸组成。在非共价键作用驱动下，手性GA分子在水溶液中显示出独特的自组装特性，首先形成厚度为2.5 nm的长纳米纤维，进一步组装成具有三维网络结构的超分子水凝胶。然而， GA水凝胶缺乏足够的机械强度、粘附力和自愈能力，限制了其在生物医学中的实际应用。因此，制备具有高机械特性和多功能特性（如自愈合性和粘附性）的GA甘草酸水凝胶对于开发具有理想临床转化前景的新型生物活性GA水凝胶敷料至关重要。
基于此，受天然皂苷甘草酸(GA)在水溶液中独特的自组装行为以及甘草酸丰富生理活性的启发，华南理工大学杨晓泉、万芝力团队开发了一种具有内在抗菌和抗炎特性的新型GA杂化水凝胶，以促进金黄色葡萄球菌感染的伤口愈合。这种杂化水凝胶由醛化GA (AGA)自组装氢键纤维网络和AGA与生物聚合物羧甲基壳聚糖(CMC)通过Schiff碱反应形成的动态共价网络组成，具有良好的稳定性和力学性能，以及优异的可注射性、形状适应性和重塑性、自愈合性和粘附性等多功能特点。研究证实，该可注射自愈合甘草酸活性水凝胶能通过促进肉芽组织形成、促进胶原沉积、减少细菌感染、下调炎症因子，来有效提高金黄色葡萄球菌感染全层皮肤创面愈合。该研究以题为“Injectable Self-Healing Adhesive Natural Glycyrrhizic Acid Bioactive Hydrogel for Bacteria-Infected Wound Healing”发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》上 (DOI: 10.1021/acsami.2c23231)，并被选为期刊封面论文。华南理工大学食品科学与工程学院博士研究生李青为论文第一作者，万芝力副研究员为论文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金、广州市科技计划项目等资助。
图1 水凝胶的制备、功能特性及其用作治疗皮肤伤口愈合的敷料的示意图
图2 AGA-CMC水凝胶的结构表征
图3 AGA-CMC水凝胶的机械性能表征
图4 AGA-CMC水凝胶的可注射性，自愈合性以及粘附性表征
图5 AGA-CMC水凝胶对金黄色葡萄球菌感染伤口的治疗效果
该工作是华南理工大学杨晓泉、万芝力团队“食品级超分子甘草酸自组装与新型结构化软材料构建及应用”系列原创性研究成果的最新进展之一。自2015年以来，团队基于天然食药同源甘草酸分子的显著生理活性、刚性骨架、多反应位点以及在体相和界面独特的超分子纤维化组装行为，制备了一系列具有高稳定性、环境刺激响应性和可加工特性的功能性食品软材料，包括乳液及乳液凝胶 (Curr. Opin. Food Sci. 2022, 43, 107-113; Food Funct. 2017, 8, 75-85; J. Agric. Food Chem. 2017, 65, 2394-2405; J. Agric. Food Chem. 2017, 65, 9735-9743; J. Agric. Food Chem. 2020, 68, 1051-1063. Food Res. Int. 2021, 140, 110076; Food Hydrocolloids 2021, 120, 106888; Food Funct. 2022, 13, 280)、水系泡沫 (Adv. Mater. Interfaces 2019, 1900417; J. Colloid Interface Sci. 2021, 587, 797-80)、乳液泡沫 (Langmuir 2018, 34, 3971-3980; Food Res. Int. 2021, 150, 110733)、水凝胶 (ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, doi.org/10.1021/acsami.2c23231)等，授权/申请了多项国家发明专利。团队研发的天然可食的甘草酸基软材料在功能食品、药品及化妆品等领域具有广泛应用价值，可用于药物/功能因子递送与靶向控释、液态油结构化（植物基替代脂肪）、3D/4D食品打印、伤口敷料等材料与产品开发。
