2025年11月，中国生物材料大会在浙江绍兴举办，由北京清华长庚医院神经外科牵头，联合北京理工大学、首都医科大学共同研发的“新型可降解仿脑软性水凝胶”（又称“智能响应水凝胶”，以下简称“智能水凝胶”）项目荣获大会“年度突破项目”称号。

所谓“仿脑”，是指该水凝胶在力学性能上，与脑组织实现良好匹配，从而在结构与生物相容层面均实现高度仿生。所谓“智能响应”，是指该水凝胶作为多功能材料平台，在搭载药物、基因或细胞后所表现出的环境自适应特性，实现了对机体炎症状态的感知与响应，药物释放行为具备“智能”特性。

相比手术机器人、临床大模型等医工结合项目，这款生物材料的研发看似并不显眼，却能解决临床上的大问题。

以主动修复为理念

在脑卒中、脑外伤或脑肿瘤等神经外科手术中，由于脑组织坏死或切除形成的结构性空腔被称为“手术后残腔”。残腔多位于承担运动、感觉、语言等关键功能区，其本质是脑组织的不可逆丢失，即使手术成功清除病灶，也可能留下偏瘫、失语、认知障碍等长期神经功能缺损。

如何填补手术后的“脑洞”？传统方式是术中用止血材料覆盖残腔壁，并以生理盐水临时填充。然而，生理盐水既不能提供结构支撑，也无法吸收或阻断炎性渗出，甚至会加剧术后脑水肿、再出血和炎症反应，扩大继发性损伤。同时，脑组织再生能力极弱，残腔缺乏有效保护与再生支架。因此，残腔修复的核心难题在于：既缺乏保护残腔壁的有效手段，也缺乏促进脑组织再生的治疗途径，临床仍未实现真正意义上的主动修复与功能重建。

北京清华长庚医院神经外科副主任医师苏伟告诉《中国医院院长》杂志，目前，市场上并没有“大脑胶水（brain glue）”类似的专门“脑洞”修复产品，患者术后恢复往往只能依赖自然代偿，治疗效果有限。针对这一迫切需求，在董家鸿院士的指导下，科室提出“脑组织残腔主动修复”临床新范式，开始研发智能水凝胶，以替代生理盐水，将无形液体变为可支撑、可调控的修复平台。

（ 2022 年，由北京清华长庚医院神经外科副主任医师苏伟牵头，

联合北京高校及科研院所的多名工程师开始了项目研发。）

2022年，由苏伟牵头，联合北京高校及科研院所的多名工程师开始了项目研发。研发分为材料设计与性能优化、概念验证、转化前研究以及临床转化四个阶段，其间面临的关键难题，在于材料性能的系统性优化与验证。除材料学科研人员依据临床需求设计合成材料外，还需基础医学研究者共同参与，通过严谨的体内外实验验证材料的治疗效果，深入阐明其作用机制。随着临床医学、基础医学与材料学三方逐渐融合，经过上百次试验，并在国家自然科学基金、北京市自然科学基金、河北省自然科学基金等项目支持下，终于获得了关键材料的突破。

另一个难点在转化前研究阶段，如何使材料研发逻辑与国家监管审批要求相匹配，以顺利通过检验并获取临床试验许可。项目早期设计中，采用“材料+临床药物”的复合策略，虽在疗效上表现显著，但在注册路径上存在复杂性。经过研发团队主动与检测机构及审评部门反复沟通，明确了“先完成材料本身注册上市，再推进药物复合产品的后续申报”的分步转化策略。这一调整显著降低了转化难度，有助于加速产品通过检验、完成临床试验并最终实现上市。如今，该项目已处于转化前研究阶段。

以智能响应为特点

智能水凝胶具备三大核心功能：填充残腔以保护创面、控制创面渗血、调控创面炎症环境。

（ 智能水凝胶具备三大核心功能：

填充残腔以保护创面、控制创面渗血、调控创面炎症环境。）

苏伟介绍，首先，凝胶能够充分填充不规则的脑组织残腔，与创面实现紧密贴合，从而有效保护创面、隔离外界刺激。其次，凭借其优异的贴合性能，凝胶可对创面形成物理压迫，进而控制可能发生的渗血。再者，凝胶还能够从两方面调控创面炎症环境，一方面是主动吸附富含炎性因子的创面渗出液，有助于减轻局部炎症反应；另一方面在活性氧（ROS）作用下发生降解，不仅能实现材料自身的清除，同时可降低创面中炎症水平。

智能水凝胶不仅具备高含水率与高生物相容性等水凝胶的固有优势，还集可注射性、温敏凝胶化特性以及与脑组织相匹配的模量等突出特点于一体。作为一种温度敏感型可注射水凝胶，其在常温下为流动的液态，便于通过各类注射装置精准递送至体内。尤其适用于形态不规则的脑损伤残腔，液态可充分填充并与创面无缝贴合，确保覆盖完整。随后，在体温的温和触发下，水凝胶通过“点击反应原位交联”固化成胶，整个过程无需任何外源催化剂参与，安全且便捷。此外，通过精准调控凝胶成分，使其模量略低于脑组织，从而在填充时避免对周围脑组织产生机械压迫。

苏伟进一步解释，凝胶能够在活性氧作用下降解，当凝胶中负载药物时，药物的释放速率主要受两个因素调控：凝胶内外的药物浓度差和凝胶自身的降解速率。机体炎症水平升高时，往往需要更大剂量的药物以有效控制炎症，此时，高炎症环境中产生的大量活性氧会加速凝胶降解，进而促使药物快速释放，满足治疗需求。相反，当机体处于低炎症状态时，所需药量较小，此时活性氧水平较低，凝胶降解缓慢，药物释放速率也随之降低，从而避免过度给药。通过这种基于活性氧浓度的降解调控机制，水凝胶实现了对机体炎症状态的感知与响应，使药物释放行为具备“智能响应”特性。

在创伤性脑损伤（TBI）小鼠模型中，这款智能水凝胶展现了显著的修复效果。将来，它可适用于包括脑卒中（缺血性与出血性）、脑外伤以及手术性脑损伤在内的多种脑损伤，辅助神经修复，加快康复进程。

近年来，北京清华长庚医院神经外科在“材料+细胞/分子治疗+神经调控/脑机接口”等方向形成了系统布局，并取得多项具有代表性的进展。下一步，科研团队将围绕脑损伤修复的智能水凝胶平台，在完成概念验证、产品型式检验和大动物实验后，加速临床试验推进，使“主动修复”的理念真正落地，惠及广大患者。

来源|《中国医院院长》杂志