上海交大新型水凝胶革新术中封堵，秒封强韧、可控降解、即开即用

近年来，医用水凝胶凭借出色的生物相容性与功能适配性，在伤口护理、组织修复、药物递送等医疗场景中展现出独特价值，成为备受关注的新型医用材料。智研产业研究院披露，2024年，全球医用水凝胶市场规模约为22.92亿美元，同比增长2.79%，中国市场规模约为6.5亿元，同比增长4.84%。

尽管市场增长迅速、应用价值广受认可，但传统生物医用水凝胶在术后伤口封闭修复场景中，仍存在亟待突破的关键技术缺陷：

一是力学性能与创面适配性不足，材料普遍强度低、韧性差、粘附力弱，易在手术操作或术后生理活动中破损，且难以适配创面动态变化，加剧移位滑落风险；二是降解速率调控性差，以纤维蛋白胶为代表的材料降解多不可控且普遍过快，无法为伤口愈合全程提供持续支撑。

上述缺陷直接影响了临床操作，致使医生需频繁调整、补涂材料以避免破损移位，同时要求医生必须精准控制涂抹范围、厚度，不仅增加操作复杂度，还延长了手术时间、降低手术效率；产品短板传导至患者恢复环节，则将导致伤口封闭失效，引发出血、渗漏等并发症，甚至增加二次手术概率，加重患者身心痛苦与经济负担。

在此背景下，上海交通大学生物新材料医工交叉研究及转化中心（以下简称“上海交大生物新材料交叉研究团队”）立足医工融合的创新视角，依托上海交大在材料科学、生物医学工程、临床医学等多学科的深厚积淀，组建跨领域研发团队，联合知名三甲医院构建临床协作网络，成功研发出新型生物医用水凝胶，为术后密封修复的技术突破与临床应用提供创新解决方案。目前，该项目为SPARK China签约项目，由SPARK China为其提供行业顾问、项目管理、系统课程、资金支持等资源赋能。

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上海交大背景筑基、三甲医院协同、产业资源护航，构建医用水凝胶“研—转—用”全链路优势

在生物医用水凝胶赛道，上海交大生物新材料交叉研究团队具备扎实的发展优势与多元资源支撑。

作为高校背景的研究团队，其长期深耕生物医用水凝胶相关领域的基础科学研究，对国内外科研前沿动态与技术发展趋势具备深刻认知和精准把握，为技术研发奠定了扎实的理论基础。同时，团队依托相关资源成立生物新材料研发中心，且能充分借助上海交通大学及上海市的区域资源优势，构建起完善的技术开发体系，具备从基础研究向技术转化的核心能力。

项目负责人侯国栋博士介绍，在生物医用水凝胶“基础研究 - 临床应用”的转化进程中，当前核心逻辑已从“能否实现基础功能”转向“能否满足临床场景下稳定、安全且可控的应用需求”。团队认为，突破从实验室到临床产品这一转化壁垒的核心难点，在于精准洞悉临床痛点与实际需求，而非从既有实验室成果中被动寻找应用场景。通过与领域内专家学者深度交流，团队进一步达成共识：成功的转化团队需主动与顶尖医院的一线临床专家深度绑定，以疾病治疗的核心痛点为起点，反向定义产品的全系列技术参数与性能指标，确保研发方向始终锚定临床实际需求。

因此，在打通“产学研医”链路的实践中，团队开展了多维度针对性尝试：一方面，持续深化与上海顶尖三甲医院如瑞金医院、仁济医院、华山医院的合作，建立临床需求常态化沟通机制，通过一线观摩、病例研讨等方式，实时捕捉术后伤口封闭与修复等场景下的临床实际需求，同步了解患者术后恢复的核心诉求，确保技术研发精准契合临床痛点；

另一方面，保持与产业界专家的紧密对接，定期组织跨领域专项会议，邀请临床医生、产业界专家及科研人员开展专题分享与技术研讨。在此过程中，团队得到了SPARK China的多维赋能。这不仅体现为资金支持，更使得团队获得了与行业资深专家、顶尖临床专家面对面交流的机会，帮助团队系统掌握了产品量产、合规认证、市场需求等产业落地关键知识，为技术研究方向校准及产品化提供直接支持。

据侯国栋博士介绍，目前，团队不仅在国内外高水平期刊发表了一系列研究论文，还针对新型生物医学水凝胶技术申请了多项专利，已形成显著的学术与技术成果沉淀。

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固化方式、机械强度、粘附性能、降解可控性多维技术突破，提供创新伤口闭合解决方案

具体而言，相较于传统医用水凝胶，上海交大生物新材料交叉研究团队研发的新型生物医学水凝胶在临床实用性、修复有效性、长期安全性等维度实现了系统性突破。

第一，改进固化方式，提升手术效率与操作便利性。传统纤维蛋白胶依赖凝血酶催化固化，其溶液黏度低，固化时间较长，通常需要数分钟成胶，且在高湿度、动态创面环境下易因凝血酶活性受限而延长成胶时间，拖累手术进程。而新型生物医学水凝胶采用光固化技术（可见光/蓝光触发），通过光引发交联实现秒级固化，固化时间小于30秒，既能适配急诊手术的“即时封闭”需求，又能减少医生术中等待时间，间接降低患者麻醉风险与手术成本。

第二，增加机械强度，提升术后修复稳定性。传统纤维蛋白胶机械强度较低，模量通常小于10 kPa，术后患者稍许生理活动便可能导致材料破损、移位，二次处理及二次手术率较高。新型生物医学水凝胶通过多交联策略将模量提升至 50–100 kPa，抗破损、抗变形能力显著增强，可持续为创面提供稳定的力学支撑。据侯国栋博士介绍，目前，该产品在断裂拉伸应变及断裂强度等核心力学指标上，均较传统生物医用水凝胶有显著优化。

新型生物医学水凝胶与头骨形成的强力粘附

第三，粘附性能提升，强化复杂创面封闭效果。传统纤维蛋白胶粘附强度低，剪切强度仅 5–10 kPa，难以在复杂创面上保持有效封闭。新型生物医学水凝胶凭借“共价锚定 + 氢键 + 动态化学键”的协同粘附机制，实现200 kPa 剪切强度，能牢固贴合皮肤、骨骼等多种组织，解决了传统材料“封闭不牢、易脱落”的核心痛点，能对形态复杂的创面形成连续、致密的封闭。

新型生物医学水凝胶与动物湿组织形成强力粘附

第四，生物相容性与修复周期的精准适配。传统纤维蛋白胶虽生物相容性良好，但降解速度过快，往往在创面组织完成初步修复前就已失效。新型生物医学水凝胶以天然多糖为原料，作为生物基原料，具有极好的生物相容性，可从根源上降低免疫反应风险；同时通过动态可控化学键实现“按需降解”，避免了过早失效或残留刺激。

此外，团队已开展抗菌抗炎功能的搭载尝试，可将水凝胶作为载体实现相关功效的集成，为术后感染防控、多模态修复提供了技术延伸空间。

总的来看，新型生物医学水凝胶从“手术效率—修复稳定性—长期安全性”构建了全链路的临床价值闭环，相较传统医用水凝胶，更能满足现代医学对“高效、稳定、精准”的术后修复需求。

目前，上海交大生物新材料交叉研究团队研发的新型生物医学水凝胶，已在颅底相关手术领域展现出显著的临床优势，有望为临床治疗提供了更优方案。

对病人头部进行三维重建，新型生物医学水凝胶实现出色的体外封堵效果

由于传统生物医用水凝胶力学强度不足，单独使用无法抵御脑脊液压力，难以实现有效封堵。此前，临床医生需在使用传统水凝胶后，立即填塞凝胶海绵、医用海绵等材料，将患者鼻腔通道完全封堵。术后，患者需在医院卧床平躺5-7天，不仅占用医疗资源，还加剧了患者痛苦。

而上海交大生物新材料交叉研究团队通过在力学强度、组织粘附性、降解可控性等关键维度开展技术突破，其研发的新型生物医学水凝胶可全面满足经鼻蝶手术术后封堵的综合要求，无需额外搭配海绵等封堵材料，即可实现有效封堵，有望减少医疗资源占用、显著提升患者术后舒适度。

除此之外，新型生物医学水凝胶在脑脊液漏修补术中也展现出巨大的临床应用潜力。

脑脊液漏修补术是内镜颅底手术常用的操作技术，对预防术后并发症、提升患者就医体验、降低住院费用、减少住院时间具有显著意义。作为脑脊液漏修补手术的重要步骤之一，生物医学水凝胶的使用标志着材料学、生物学和临床医学的又一次重要融合协作。

新型生物医学水凝胶项目合作的临床专家表示，凭借良好的粘合性和密封性，该产品能够迅速封闭肉眼难以观察的细微脑脊液漏口，有效阻止脑脊液继续外渗。由于其相较于传统医用胶水生物相容性更佳，能够减轻免疫排斥反应，降低了局部炎症所致伤口愈合不良的发生风险。同时，该材料在体内可逐步降解吸收，给伤口组织的愈合提供基础平台，极大提升了治疗的安全性与便捷性。此外，生物医用水凝胶的配制和注射操作相对简便、凝固时间短、对创面的接纳度高，能够在手术过程中快速发挥作用，为医生提供更高效的手术解决方案。

这些优势使得新型生物医学水凝胶在神经外科内镜颅底手术中发挥着关键价值，具有广泛的应用前景。

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致力于破解医用水凝胶成本高企、规模化生产难题，构建“经济型+高端智能化”双产品线体系

生物医用水凝胶行业普遍面临规模化生产与成本制约及加工与应用局限两大核心痛点。一方面，传统产品多依赖高昂的进口合成高分子原料，原料成本高且供应稳定性不足；同时生产工艺复杂、能耗高，难以实现高效量产，导致单位产品成本居高不下，制约规模化落地。

针对上述痛点，上海交大生物新材料交叉研究团队在研发过程中尤其关注“优质产品向实用商品转化”的核心问题，从原材料选择与生产工艺优化两方面入手，为未来产品上市后的成本优势及临床可及性奠定基础。

首先，团队摒弃传统医用水凝胶常用的高昂进口合成高分子，采用天然高分子或改性天然高分子材料，获取渠道更稳定，且成本显著低于进口合成材料；同时，通过持续优化改良生产工艺，团队致力于实现材料的高效成型与低能耗生产，减少生产环节中的资源浪费与成本损耗，为规模化量产提供技术支撑。

“医用水凝胶多属于高端小众医用耗材，我们通过原料与工艺改进，预计产品价格可逐步向中端区间突破，大幅降低患者的经济负担与医疗机构的采购成本。”侯国栋博士解释道。在临床可及性方面，当前生物医用水凝胶的应用多集中于高规格三甲医院，未来随着成本下降与供应能力提升，产品有望逐步覆盖基层医院，让更多患者受益。

除此之外，新型生物医学水凝胶在储存稳定性及临床便利性方面有所提升。传统生物医用水凝胶多采用A、B双组分复合形式，需混合后才能发挥作用，且储存过程需严格低温条件，不仅增加了医疗机构的存储成本，更在一定程度上限制了其在基层医疗场景或急诊场景中的普及。

而上海交大生物新材料交叉研究团队则实现了创新突破：一方面，材料粘度可按需调节，能适配不同手术创面的操作需求；更关键的是，该产品摒弃了AB双组分设计与粉剂溶解流程，无需术前对原料进行溶解、混合等预处理，仅需将水凝胶原料直接作用于病灶或需凝胶化的部位，原料在局部可自行完成凝胶化，从根源上简化了使用流程。这大幅减少了医护人员术前准备时间，尤其在急诊手术等时间敏感场景中，可直接“即拿即用”，助力提升手术效率。据侯国栋博士介绍，团队产品在术中操作便捷性方面的表现已得到诸多临床医生的认可。

未来3~5年，上海交大生物新材料交叉研究团队认为，医用水凝胶产品将呈现持续扩容与升级态势，种类与技术成果将不断丰富，更加精准地适应不同临床场景的差异化需求，并突破传统基础临床应用的局限（如单一封闭、修复等），向“诊疗一体化”的全周期医疗服务方向延伸。

基于此，团队将持续深化产品性能挖掘与迭代升级，聚焦水凝胶核心功能优化，重点拓展pH、温度、力学等智能响应型应用场景，突破传统水凝胶功能单一的局限，推动技术应用从单一治疗场景向精准医疗系统的创新升级。

目前，新型生物医学水凝胶已启动大型动物实验，待动物实验完成后，将快速转入临床推广阶段。侯国栋博士介绍，依托前期与临床专家建立的紧密合作关系，团队可大幅降低沟通成本，提升推广效率。长期来看，团队将构建“经济型+高端智能化”双产品线体系。前者以快速实现市场收益为核心目标，所得收益将反哺高端智能化产品的研发，驱动生物医用材料迈入智能化、个性化与多功能化的新阶段。

关于SPARK China

SPARK医疗创新转化平台于 2006 年起源于斯坦福大学，采用基于设计思维的方法，强调从用户需求出发，早期融入临床需求、监管要求和财务评估等因素，确保学术研究与产业现实紧密对接，提高转化成功率。该计划专注于药物、器械和诊断项目的概念验证，为项目提供资金支持与专家指导。目前，SPARK平台已覆盖全球30多个国家，建立了五十余个分支机构，截止2025年，累计全球各分支的总转化成功率达57%。

2024 年 11 月，SPARK China 正式落地上海，由上海交通大学生物医学工程学院先进医疗芯片研究所与斯坦福大学合作成立。作为 SPARK GLOBAL（2015年基于斯坦福大学 SPARK 平台成立的非营利组织，覆盖全球超50家学术机构）的成员，SPARK China 汇聚国内顶尖科研力量，沿用 SPARK 经典模式，挖掘高校与医院创新项目，提供资金、顾问服务等支持，整合斯坦福大学 SPARK 方法论，借助 SPARK GLOBAL 全球网络，致力于加速中国本土医疗创新，推动学术成果转化为临床解决方案。

目前，上海交大生物新材料交叉研究团队研发的新型生物医学水凝胶在融资方面有对接需求，如果您对该产品感兴趣，请与我们取得联系：

*封面图片来源：123rf

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