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慢性压迫指神经周围组织长时间对神经施压引发的神经疾病，其发病机制和进程仍不清晰。由于人类活体标本难以获取，急需构建适用于动物模型的慢性压迫材料。该类材料需具备缓慢溶胀性以模拟渐进压迫过程，同时需具备导电性以实时传递信号、检测压迫情况。目前螺钉拧入法和球囊压迫法等构建方式存在反复操作导致感染率和死亡率较高、压迫强度非线性增加等问题，降低了实验的稳定性与科学性，因此迫切需要一种可模拟慢性压迫且能有效传输压迫信号的新材料。

水凝胶因其亲水性、生物组织相容性及类似细胞外基质的3D结构成为优良候选材料，其吸水性受官能团极性影响较大。具有极性基团的聚丙烯酰胺（PAM）水凝胶广泛应用于多领域，但纯PAM水凝胶导电性差、溶胀速率快、平衡溶胀时间短。阴离子型聚合物海藻酸钠（SA）和阳离子型聚合物壳聚糖盐酸盐（CSCl）可通过静电作用形成复合网络，但现有PVA/SA/CS/Ca²⁺水凝胶平衡溶胀时间仍较短。如何延长溶胀时间同时保持强导电性成为挑战性工作。

本研究以SA、AM和CSCl为原料，采用光交联法制备PAM/SA/CSCl复合水凝胶，形成双网络结构：第一网络由AM聚合交联而成，第二网络由SA的-COOH与PAM的-NH₂形成酰胺键、CSCl与SA通过静电作用构成。随后将水凝胶浸泡在不同离子（Na⁺、Mg²⁺、Fe³⁺）和不同浓度（0.5、1mol/L）溶液中，制备PAM/SA/CSCl/Mn⁺（x）复合水凝胶。其中Na⁺起静电屏蔽作用削弱链间静电排斥，Mg²⁺与SA的-COO⁻发生配位形成离子交联网络，Fe³⁺与SA产生高度配位交联，这些离子作为可移动电荷载流子在孔隙中扩散形成离子电流，溶胀性通过第二网络和配位交联反应进行调控。文章基于江南大学白绘宇团队研究成果及国家自然科学基金、无锡市“双百”中青年医疗卫生拔尖人才项目等支持。

（1）多交联双网络设计

光交联构建PAM第一网络，酰胺键与静电作用构建SA/CSCl第二网络，再通过不同价态离子配位形成第三重交联，实现溶胀性与导电性的协同调控。

（2）离子类型精准调控

系统对比Na⁺、Mg²⁺、Fe³⁺这3种离子对溶胀行为的差异化影响，发现Mg²⁺（1 mol/L）可实现（106±2）h的超长平衡溶胀时间和（360±30）%的溶胀率，远超文献报道的30 h水平。

（3）导电与传感一体化

Mg²⁺（1 mol/L）水凝胶电导率达158.5 uS/cm，手指响应ΔR/R₀为12%，可实现电信号实时监测，满足慢性压迫模型需求。

图2 PAM/SA/CSCl/Mⁿ⁺(x)复合水凝胶SEM图: （a）0.5 mol/L Na⁺；（b）0.5 mol/L Mg²⁺；（c）0.5 mol/L Fe³⁺；（d）1 mol/L Na⁺；（e）1 mol/L Mg²⁺；（f）1 mol/L Fe³⁺

Fig.2 SEM images of PAM/SA/CSCl/Mⁿ⁺(x) composite hydrogel: (a)0.5 mol/L Na⁺;(b)0.5 mol/L Mg²⁺;(c)0.5 mol/L Fe³⁺;(d)1 mol/L Na⁺;(e)1 mol/L Mg²⁺;(f)1 mol/L Fe³⁺

图3 PAM/SA/CSCl/Mⁿ⁺（x）水凝胶FT-IR谱图

Fig.3 FT-IR spectrum of PAM/SA/CSCl/Mⁿ⁺(x) hydrogels

图4 （a）PAM/SA/CSCl/Mⁿ⁺（x）水凝胶溶胀率随时间变化曲线；平衡溶胀时间（b）和平衡溶胀率（c）柱状图

Fig.4 (a) Swelling ratio of PAM/SA/CSCl/Mⁿ⁺(x) hydrogels as a function of time; (b) bar chart of equilibrium swelling time and (c) equilibrium swelling ratio 

图5（a）PAM/SA/CSCl/Mⁿ⁺（x）水凝胶应力-应变曲线；（b）拉伸强度和断裂伸长率图

Fig.5 (a) Stress-strain of PAM/SA/CSCl/Mⁿ⁺ (x) hydrogel; (b) TS and EB 

图6 PAM/SA/CSCl/Mⁿ⁺（x）水凝胶的电导率图

Fig.6 The electrical conductivity of PAM/SA/CSCl/Mⁿ⁺(x) hydrogels

通过光交联法制备PAM/SA/CSCl水凝胶并浸泡不同离子溶液，成功构建了多交联双网络结构复合水凝胶。其中PAM/SA/CSCl/Mg²⁺（1 mol/L）表现最优：平衡溶胀时间（106±2）h、溶胀率（360±30）%，拉伸强度0.617 MPa、断裂伸长率387%，电导率158.5 uS/cm，兼具优异的慢溶胀性、力学性能、导电性和传感性能，是构建慢性神经压迫动物模型的理想材料。

文章发表于《功能材料》2026年第57卷第5期，欢迎引用本文：    

刘佳欣,毛雅璐,赵文君,等.慢吸水离子导电复合水凝胶用于模拟慢性压迫模型[J].功能材料,2026,57(5):9-14.

LIU J X,MAO Y L,ZHAO W J,et al.An ionic conductive composite hydrogel with slow-swelling behavior for simulating chronic compression[J].Journal of functional materials,2026,57(5):9-14.

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