纳米凝胶具有独特的三维网络结构，内部由大量氢键支撑，展现出独特的体积相变（Volume phase transition，VPT）行为。精准调控纳米凝胶的体积相变行为，对于满足不同生物医学应用场景中的定制化治疗需求，例如在经导管动脉栓塞术（Transcatheter arterial embolization，TAE）中平衡栓塞剂的流动性与栓塞强度，以及在肿瘤靶向药物递送（Tumor targeting drug delivery，TTDD）中实现药物的响应释放，具有重要的借鉴与指导意义。

  近日，华中科技大学生命科学与技术学院李子福教授系统总结并讨论了纳米凝胶的体积相变特性及其在生物医学领域中的应用。

  2025年12月18日，相关工作以Nanogels with volume phase transition for biomedical applications为题发表在nature communications 上。

  基于纳米凝胶分子内部的氢键变化，通过合理设计并简单改变纳米凝胶的主体单体、共聚单体、交联剂、结构、氘代程度以及环境刺激等因素，可以精准调控纳米凝胶的三种体积相变特性，包括体积相变曲线的平移（Shift）、锐度（Sharpness）和区间（Range），分别对应纳米凝胶相变温度的升降、响应速率的快慢和体积变化的范围，如图1所示。纳米凝胶的相关参数，按照其在调控各个体积相变特性中的重要性自上而下列出，其中主要参数位于顶部。因此，可以通过合理设计纳米凝胶的体积相变行为，为诸如经导管动脉栓塞术和肿瘤靶向药物递送等定制化生物医学应用提供支持。与此同时，基于纳米凝胶的体积相变特性逐渐衍生出多种治疗策略，如光热诱导的肿瘤靶向释药和网状内皮系统阻塞策略等。

图1. 纳米凝胶的体积相变行为在经导管动脉栓塞术和肿瘤靶向药物递送等定制化生物医学应用中的合理设计。

  进一步，纳米凝胶在体积相变过程中所表现的独特理化性质在肿瘤治疗中展现不可忽视的潜力。纳米凝胶的回转半径与流体力学半径之比、体积模量K和杨氏模量E在相转变温度附近呈现最小值，同时纳米凝胶稳定的Pickering乳液在相转变温度附近具有最小的表面张力，如图2所示。其中，最小和K值有助于纳米凝胶实现最佳的栓塞效率。最小E值在提高纳米凝胶肿瘤渗透和肿瘤靶向递送效率中发挥重要作用。Pickering乳液的最小γ值在优化经导管动脉栓塞术和肿瘤靶向药物递送方面也展现出巨大潜力。因此，探索并利用纳米凝胶理化性质在体积相变温度附近的最小值，有助于进一步改进现有肿瘤治疗方案并开发更高效的肿瘤治疗策略。

图2. 纳米凝胶理化性质在体积相变温度附近呈现最小值，在经导管动脉栓塞术和肿瘤靶向药物递送中具有重要应用前景。

  该工作是对纳米凝胶体积相变行为在生物医学应用中所发挥关键作用的系统总结和展望。近几年来，李子福教授团队基于纳米凝胶力学特性开发了网状内皮系统阻塞策略和光热调控肿瘤力学策略，显著提高了纳米药物的抗肿瘤疗效（Nature Communications, 2023, 14, 1437）；系统总结了利用纳米药物力学特性赋能抗肿瘤治疗的研究进展并对其应用前景进行展望（Chemical Society Reviews, 2020, 49, 2273-2290；Chemical Society Reviews, 2025, 54, 5698-5734）；同时，建立了纳米药物力学和肿瘤力学之间的逻辑关联，为优化纳米药物力学设计提供新思路（Advanced Science, 2024, 11, 2306730；Chemistry of Materials, 2024, 36, 1041-1053）。

  原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-67780-8