長期以來，組織粘合劑主要用于封閉創口和提供被動固定，難以適應體內動態變化的力學環境。隨著對機械刺激在組織修復中的作用的認識不斷加深，人們逐漸認識到，粘合劑的功能不應停留在組織粘附，還應該能通過力學作用主動參與并引導組織再生。在該認知轉變下，機械活性聚合物粘合劑（mechanically active polymer adhesives, MAPAs）作為一類新興材料體系逐漸形成。
近日，新加坡南洋理工大學夏焜教授（K. Jimmy Hsia）與中國科學院長春應化所欒世方研究員團隊合作，基于兩課題組在組織粘合劑及細胞力學領域的前期研究積累（Science Advances 2025. 11, eadt4765; National Science Review 2024. 34, 2024; Proc. Natl. Acad. Sci. 2023, 120, e2221040120; Nat. Commun. 2023, 14, 6063; ACS Nano 2024, 18, 8517; Biomaterials 2026, 326, 123685; ACS Nano 2025, 19, 36245），在《Progress in Materials Science》期刊上發表重要綜述文章。該文章系統地提出并闡述了“機械活性聚合物粘合劑（MAPAs）”前沿材料體系。MAPAs 不僅具備穩定的組織粘附能力，還通過主動施加機械刺激引導組織再生，實現粘合劑從“被動封閉材料”邁向“主動調控系統”的關鍵轉變。該文章圍繞MAPAs 的概念、作用機制與設計原則，展示了其獨特的組織再生價值，并理性分析了其臨床轉化面臨的關鍵問題。
圖1 MAPAs概述：材料成分、機械刺激模式及其促進多種組織再生功能
該文章將MAPAs定義為主動產生機械力、或可根據環境動態調節自身力學性能的聚合物粘合劑。其促進組織再生作用建立在細胞的機械轉導機制之上。細胞感知外界施加的力學刺激，并將其轉化為調控遷移、增殖和分化等行為的生物化學信號。基于這一機制，MAPAs 通過在損傷部位構建可控的力學微環境，持續引導組織向再生方向有序演進。
圖2 典型的機械刺激及其力學傳到路徑示意圖
MAPAs 的設計核心在于能否在組織修復過程中構建穩定且可控的力學微環境。為此，要求要粘合劑本體與粘附界面的協同優化。對粘合劑本體，其整體力學性能應與目標組織相匹配，且具備可調控的力學響應能力，以避免因力學失配或性能衰減降低機械調控效果。對粘合劑界面，應在濕潤且動態的生理條件下維持穩定粘結，確保機械信號有效地傳遞至組織。MAPAs 的機械活性依賴于材料對外界刺激的可控響應，而刺激方式的選擇需兼顧力學輸出的可預測性與體內應用的安全性。該文章建議加強AI工具用于粘合劑設計，并從本體力學和界面粘附兩個方面總結了 AI 輔助粘合劑設計的最新進展。
圖3 AI輔助MAPAs 設計的通用流程圖
在皮膚傷口愈合、器官修復以及肌骨組織再生等臨床場景中，MAPAs 展示出加速愈合并改善組織功能的潛力，優于諸多商品化粘合劑。然而，MAPAs真正實現臨床應用仍面臨如下挑戰。首先，機械刺激參數與體生物響應間尚缺乏明確的定量關系，致使材料制備不能從經驗優化提升到可預測設計。其次，復雜體內環境下的長期可靠性仍需系統性驗證，包括機械刺激持續性、界面穩定性和降解行為的可控性。最后，材料體系的功能復雜性對規模化制造、質量控制及臨床轉化路徑提出了更高要求。
總結：MAPAs 的出現改變了組織粘合劑在臨床中的傳統功能定位。其不再只是被動的用于封閉與固定的材料，而是組織再生過程中的參與者與引導者。依賴于材料學、力學、生物學與臨床醫學的交叉融合，從機制探索、材料設計和臨床驗證等維度持續推進，MAPAs 將不斷地進步和發展。隨著跨學科合作的不斷深入，MAPAs有望在再生醫學中發揮越來越重要的作用，有望重新定義未來組織修復材料的設計邏輯。
論文以“Mechanically active polymeric adhesives (MAPAs) for tissue regeneration”為題發表。該論文由清華大學講席教授、高華健院士（清華大學力學與工程交叉研究院院長）和浙江大學生儀學院、生物醫學工程系王平教授共同參與完成；香港城市大學校長助理教授令狐昌鴻、新加坡南洋理工大學博士后研究員楊然（中國科學院長春應化所聯合培養）擔任共同通訊作者；中國科學院長春應化所研究生趙梓名為第一作者。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2026.101658
作者簡介：
夏焜(K. Jimmy Hsia)，通訊作者，新加坡南洋理工大學機械與宇航工程學院、化學與生物醫學工程學院的校長講席教授。夏焜教授是美國科學促進會(AAAS) 會士、美國機械工程師學會 (ASME) 會士、美國醫學與生物工程院 (AIMBE) 會士。曾任新加坡南洋理工大學副校長、南洋理工大學研究生院創院院長、卡耐基梅隆大學副教務長、伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校助理副校長、美國國家科學基金會工程理事會納米和生物力學計劃的創始主任等職務。主要從事應用力學領域的研究，包括但不限于材料失效與斷裂、軟材料與軟體機器人、材料的微納米尺度力學行為和微納技術、生物系統中的力學行為、生物傳感和智能粘附、生物醫學器械的開發和應用等。在JMPS、PNAS、Science Advances、Advanced Materials、EML、ACS Nano、Nano Letters等期刊上發表SCI論文200多篇，合著有兩本Springer出版的專著，同時是期刊《Extreme Mechanics Letters》的聯合創始主編。
欒世方，通訊作者，中國科學院長春應用化學研究所二級研究員、博士生導師。醫用植介入器械及材料國家工程研究中心主任、國家科技創新領軍人才、國家重點研發計劃項目首席科學家、享受國務院政府特殊津貼。在國家重點研發計劃項目、國家基金委重大項目課題、國家基金委重點項目和企業產業化項目等支持下，發表Nature Communications、Energy & Environmental Science等論文200多篇。合作獲批醫療器械注冊證17件。實施專利19件。先后實現了聚烯烴熱塑性彈性體及其輸注器械、聚氨酯熱塑性彈性體專用料及其留置器械、高交聯超高分子量聚乙烯型材及其人工關節等產業化。獲國家技術發明二等獎、中國材料研究學會高分子材料與工程青年科技獎（2020）、中國石化聯合會科技進步一等獎（2025）等。主要學術兼職：中國生物材料學會常務理事、聚合物分子工程國家重點實驗室學委會委員、中石化醫衛所學委會委員等。
- 暫無相關新聞
