水凝胶因其三维亲水网络而被认为是理想的伤口敷料材料，因为它们能够提供湿润的愈合环境、柔韧性和生物相容性[1]、[2]、[3]、[4]、[5]。然而，在寒冷环境中（如军事医学、高海拔紧急情况和极地探索中），它们的临床应用受到一个根本性缺陷的严重限制：其高含水量会导致在零下温度下形成内部冰晶。这种冻结会导致材料发生灾难性破坏，包括机械强度和功能的丧失，并可能通过冰重结晶损伤加剧组织损伤[6]、[7]、[8]。这一关键限制凸显了迫切需要能够在冷冻条件下仍能保持功能的水凝胶系统。
抗冻材料的发展从早期的小分子抗冻剂（例如甘油）发展到先进的聚合物系统，最终形成了工程化的抗冻水凝胶（图1）[7]、[8]。这些材料的灵感深深植根于自然界，例如极地鱼类和木蛙等生物利用复杂的生物分子（例如抗冻蛋白AFPs）通过防止冰晶形成或控制其生长来生存[9]、[10]、[11]。模仿这些生物机制，建立了两种基本的材料设计策略：（1）通过添加物（例如盐、溶剂）破坏水的氢键网络来防止冰核形成；（2）通过引入调节冰的结构（例如抗冻蛋白AFPs、疏水域）来抑制冰晶生长[12]、[13]。在各种平台中，基于多糖的水凝胶因其固有的生物相容性、生物降解性和结构多样性而特别有前景，为整合这些抗冻机制提供了坚实的基础。
尽管取得了显著进展，现有文献仍然零散。大多数综述仅关注孤立机制或特定应用（例如传感），缺乏对“防止核形成”与“控制生长”这两种战略范式及其潜在机制相互作用的系统比较分析。此外，对于实现极端抗冻性与维持伤口愈合所需的基本生物相容性和功能之间的关键权衡的批判性评估往往不够充分[14]、[15]。
因此，本综述旨在通过提供基于多糖的抗冻水凝胶的全面和批判性分析来填补这些空白（图2）。我们的具体目标是：（1）系统总结和对比这两种主要的抗冻策略及其分子机制；（2）批判性地评估每种策略的优势、局限性和适用场景，特别关注低温伤口护理；（3）详细讨论实际应用所需的集成功能（例如抗菌、粘附、自愈）；（4）识别阻碍临床转化的关键挑战并提出前瞻性的设计框架。通过围绕这种战略比较进行讨论并强调转化潜力，本综述旨在为开发适用于极端寒冷环境下的下一代水凝胶平台提供明确指导。
为了构建本综述，主要从Web of Science、X-Mol、PubMed和Google Scholar检索文献，使用关键词组合如“抗冻水凝胶、伤口敷料”、“基于多糖的抗冻水凝胶”以及与特定功能特性相结合的关键词。筛选范围涵盖了2000年至今的英文文献，包括早期的开创性工作和高影响力综述。
