壳聚糖（CS）是一种从几丁质脱乙酰化得到的天然生物多糖[1]。它由N-乙酰-D-葡萄糖胺和D-葡萄糖胺通过β-1,4-糖苷键连接而成，含有氨基、羟基等活性基团。壳聚糖具有可生物降解、无毒、生物相容、抗氧化、抗菌、吸附、成膜以及酸溶性和pH调节凝胶形成的特性，广泛应用于生物医学[2]、食品[3]、环境保护[4]和农业[5]等领域。其抗氧化性能源于羟基和氨基对自由基的中和作用，而抗菌机制则是氨基的质子化通过静电作用吸附微生物的负电荷并干扰其代谢[6],[7]。
尽管壳聚糖具有亲水性，但由于其氨基处于未电离状态以及分子间和分子内的氢键相互作用，其在水中的溶解度相对较低，这限制了其在水中的应用。因此，通过化学修饰方法在壳聚糖的氨基或羟基上引入羟基、羧基、羧甲基、酰基和磺酰基等水溶性基团，以提高其水溶性并拓宽应用范围。图1B展示了通过化学修饰引入水溶性基团制备的几种常见壳聚糖衍生物，如羧甲基修饰壳聚糖CMCS、羟丁基修饰壳聚糖HBC、N,N,N-三甲基修饰壳聚糖TMC[8]、磺酸化修饰壳聚糖和壳聚糖季铵盐等。图1A展示了从海洋废弃物中制备壳聚糖的示意图。这些修饰方法为壳聚糖在生物医学、柔性传感材料和包装材料传感领域的应用提供了选择[9],[10],[11],[12]。
由于壳聚糖是一种富含氨基和羟基的天然阳离子多糖，其水溶性和分子交联结构可以通过化学修饰进行调控。因此，使用壳聚糖制备各种用途的水凝胶具有显著优势[15]。通过氢键和离子相互作用等物理交联方式，以及席夫碱反应和配位键形成等化学交联方式，可以增强水凝胶的强度和延展性[16]。通过添加功能性材料并形成动态的物理和化学交联结构，可以制备出具有良好生物相容性[17]、自修复[18],[19]、抗菌性、导电性和环境适应性的功能性水凝胶[20]，这些水凝胶可用于柔性传感材料和智能食品包装材料[21]。目前，使用壳聚糖制备柔性传感材料和功能性食品包装材料的研究受到了重视，并成为研究热点。近年来，大量文献报道了这一领域的研究进展。本文旨在总结和分析近年来壳聚糖柔性传感材料和功能性食品包装材料的研究进展，重点介绍了离子导电型和电子导电型传感水凝胶以及温度、pH值、光和湿度响应型智能响应水凝胶的制备、性能、研究进展和应用情况。同时，还介绍了壳聚糖传感水凝胶和智能水凝胶在医学、人体健康监测、食品保存和智能包装材料中的研究和应用进展，并指出了壳聚糖水凝胶研究中存在的问题及其未来发展趋势。本文的内容和思路如图2所示。
