天然食藥同源小分子自組裝形成的水凝膠因其豐富的內在生物活性和優異的生物相容性，被認為是治療細菌感染，促進皮膚傷口愈合最有前景的敷料之一。然而，開發具有高機械強度和多功能特性的中草藥超分子水凝膠目前仍然是一個挑戰。
甘草酸（Glycyrrhizic acid，GA）是一種具有多種生物活性的天然三萜類皂苷，其單體分子由疏水糖苷配基18β-甘草次酸和親水性雙葡萄糖醛酸組成。在非共價鍵作用驅動下，手性GA分子在水溶液中顯示出獨特的自組裝特性，首先形成厚度為2.5 nm的長納米纖維，進一步組裝成具有三維網絡結構的超分子水凝膠。然而， GA水凝膠缺乏足夠的機械強度、粘附力和自愈能力，限制了其在生物醫學中的實際應用。因此，制備具有高機械特性和多功能特性（如自愈合性和粘附性）的GA甘草酸水凝膠對于開發具有理想臨床轉化前景的新型生物活性GA水凝膠敷料至關重要。
基于此，受天然皂苷甘草酸(GA)在水溶液中獨特的自組裝行為以及甘草酸豐富生理活性的啟發，華南理工大學楊曉泉、萬芝力團隊開發了一種具有內在抗菌和抗炎特性的新型GA雜化水凝膠，以促進金黃色葡萄球菌感染的傷口愈合。這種雜化水凝膠由醛化GA (AGA)自組裝氫鍵纖維網絡和AGA與生物聚合物羧甲基殼聚糖(CMC)通過Schiff堿反應形成的動態共價網絡組成，具有良好的穩定性和力學性能，以及優異的可注射性、形狀適應性和重塑性、自愈合性和粘附性等多功能特點。研究證實，該可注射自愈合甘草酸活性水凝膠能通過促進肉芽組織形成、促進膠原沉積、減少細菌感染、下調炎癥因子，來有效提高金黃色葡萄球菌感染全層皮膚創面愈合。該研究以題為“Injectable Self-Healing Adhesive Natural Glycyrrhizic Acid Bioactive Hydrogel for Bacteria-Infected Wound Healing”發表在《ACS Applied Materials & Interfaces》上 (DOI: 10.1021/acsami.2c23231)，并被選為期刊封面論文。華南理工大學食品科學與工程學院博士研究生李青為論文第一作者，萬芝力副研究員為論文通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金、廣東省自然科學基金、廣州市科技計劃項目等資助。
圖1 水凝膠的制備、功能特性及其用作治療皮膚傷口愈合的敷料的示意圖
圖2 AGA-CMC水凝膠的結構表征
圖3 AGA-CMC水凝膠的機械性能表征
圖4 AGA-CMC水凝膠的可注射性，自愈合性以及粘附性表征
圖5 AGA-CMC水凝膠對金黃色葡萄球菌感染傷口的治療效果
該工作是華南理工大學楊曉泉、萬芝力團隊“食品級超分子甘草酸自組裝與新型結構化軟材料構建及應用”系列原創性研究成果的最新進展之一。自2015年以來，團隊基于天然食藥同源甘草酸分子的顯著生理活性、剛性骨架、多反應位點以及在體相和界面獨特的超分子纖維化組裝行為，制備了一系列具有高穩定性、環境刺激響應性和可加工特性的功能性食品軟材料，包括乳液及乳液凝膠 (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)、水凝膠 (ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, doi.org/10.1021/acsami.2c23231)等，授權/申請了多項國家發明專利。團隊研發的天然可食的甘草酸基軟材料在功能食品、藥品及化妝品等領域具有廣泛應用價值，可用于藥物/功能因子遞送與靶向控釋、液態油結構化（植物基替代脂肪）、3D/4D食品打印、傷口敷料等材料與產品開發。
