近日，中国科学院海洋研究所实验海藻化学与海洋药物研究团队在天然多糖功能材料研究方面取得新进展。团队成功从羽藻目绿藻强壮硬毛藻 Chaetomorpha valida 中提取出一种结构独特、富含阿拉伯糖的硫酸化杂多糖（CVP），该多糖可溶于水形成具备自修复与热响应特性的天然水凝胶（CVG）。该材料性能可调、来源天然，兼具良好的生物相容性和加工适应性，在食品、生物医药和化妆品等多个领域展现出广泛应用潜力。相关研究成果以“A sulfated arabinose-rich polysaccharide hydrogel from Chaetomorpha valida: preparation,properties and mechanisms”为题，发表于国际生物高分子材料期刊 International Journal of Biological Macromolecules。

CVP是首个发现的具有凝胶形成能力的富含阿拉伯糖的硫酸化多糖。该多糖具有“三重智能”凝胶行为。CVP水溶液在无需外加交联剂的条件下，仅凭分子间氢键和物理缠结作用，即可在室温下自组装形成稳定三维网络结构，形成自支撑水凝胶（CVG），展现出良好的热响应性和自修复能力。流变学表征，CVG经历高速剪切破坏后，能在10秒内迅速重组分子网络，恢复90%左右的储能模量，显示出优异的自愈性能。同时，细胞实验验证了其良好的生物相容性，为其在医疗与组织工程领域的应用奠定了生物安全基础（图1）。

为进一步提升水凝胶的机械强度与热稳定性以适应复杂应用场景，研究团队引入硼酸盐交联策略，成功制备出增强型水凝胶（CVBG）。通过调控硼酸盐浓度，材料的结构致密性、热稳定性及力学强度均实现显著提升。结构机制研究表明，CVG的稳定性主要来源于多糖链之间的氢键及潜在的三重螺旋结构协同作用；而在CVBG体系中，硼酸盐与多糖羟基间形成的B–O共价键是实现网络增强的关键（图2-3）。

该项研究不仅丰富了天然多糖水凝胶的结构与功能体系，也为其在多个领域的实际应用奠定了基础。未来，该材料有望广泛应用于食品添加剂、3D生物打印墨水、可注射组织工程支架、智能伤口敷料、化妆品保湿载体等方向。

图1 新型绿藻多糖衍生水凝胶：提取、交联、表征到功能实现

图2 绿藻多糖的三维结构表征

图3 绿藻多糖衍生水凝胶的微观结构及成胶机制探究

本论文由中国科学院海洋研究所博士研究生冷月洋为第一作者，王晶研究员与张全斌研究员为共同通讯作者。研究得到了国家自然科学基金与山东省重点研发计划等项目支持。

相关论文：

Yueyang Leng，Jing Wang*, Ning Wu, Yang Yue, Lihua Geng, Quanbin Zhang*. A novel sulfated arabinose-rich polysaccharide hydrogel from Chaetomorpha valida: preparation, properties and mechanisms. International Journal of Biological Macromolecules, 2025, 317: 144872.

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.144872