水凝膠因其優(yōu)異的生物組織相容性、對傷口淤血的吸收性及具有保持傷口濕潤的生理環(huán)境的能力而被受關注，使其成為非常具有應用前景的組織黏附敷料，應用于手術(shù)外科及緊急止血領域。已有大量關于水凝膠作為黏附敷料的報道，如4-arm-PEG水凝膠、原位PAA/PEG水凝膠、天然多糖水凝膠等。作為外科止血敷料，水凝膠應能夠快速凝膠化、具有良好的組織黏附性以便實現(xiàn)快速黏附；此外為了實現(xiàn)其長期、有效黏附，防止傷口感染，優(yōu)異的抗菌性與極端淤血環(huán)境下的穩(wěn)定性也是必不可少的。當前的問題是如何制備兼具本征抗菌性、黏附性、可注射性及極端環(huán)境下穩(wěn)定的水凝膠來滿足黏附敷料的進一步需求。
圖1. PLL/Aga DN水凝膠的制備過程及特性
鑒于此，上海交通大學王新靈教授和河南科技大學雷昆等人以天然瓊脂糖與聚肽為原料，利用酶催化偶聯(lián)反應與溫度調(diào)控的氫鍵驅(qū)動凝膠化反應，一鍋一步法制備得到具有自抗菌、自粘附、可修復、可注射、耐酸耐堿的DN水凝膠。相關成果以“Rapid-Fabricated and Recoverable Dual-Network Hydrogel with Inherently Anti-Bacterial Abilities for Potential Adhesive Dressings”為題發(fā)表在著名材料類期刊《Advanced Functional Materials》上。
本文亮點：
1.研究人員利用PLL-g-HPA側(cè)鏈酚羥基在酶催化條件下的高效偶聯(lián)及Aga的熱致可逆溶-凝膠轉(zhuǎn)變特性，一步一鍋法制備得到PLL/Aga DN水凝膠，凝膠時間可以通過調(diào)節(jié)聚合物濃度、Aga含量、催化劑、氧化劑用量等靈活控制（5s-4min）且能夠原位注射得到各種不同形狀。
圖2. PLL/Aga DN水凝膠的可注射性及可變形性
2. 基于Aga的溫敏特性，該雙網(wǎng)絡水凝膠可以實現(xiàn)溫度調(diào)控下的愈合特性，實現(xiàn)其形狀重塑；此外Aga的天然優(yōu)異的生物相容性使得該DN水凝膠生物相容性非常優(yōu)異。
圖3. PLL/Aga DN水凝膠的愈合特性及形狀可塑性
3. 對于該PLL/Aga DN水凝膠，Aga緊密的螺旋結(jié)構(gòu)賦予水凝膠優(yōu)異的力學性能與穩(wěn)定性；酚羥基氧化交聯(lián)形成的PLL網(wǎng)絡中含有的部分羰基基團可與生物組織形成席夫堿作用、氫鍵作用及π-π堆疊作用賦予水凝膠與生物組織優(yōu)異的黏附特性。
圖4. PLL/Aga DN水凝膠的組織黏附性
論文的第一作者為河南科技大學醫(yī)學技術(shù)與工程學院的雷昆博士，通訊作者為上海交通大學化學化工學院的王新靈教授。感謝國家自然科學基金、河南科技大學博士啟動基金、河南省重點研發(fā)與推廣專項基金對本工作的支持。
作者簡介：
王新靈?教授
王新靈，上海交通大學化學化工學院教授，博士生導師。1986年進入上海交通大學任教，2000年被聘為上海交通大學教授，博士生導師, 2003-2013年擔任化學化工學院高分子科學工程系主任。已完成多項國防科工委、國家自然科學基金、中國商飛及與漢高、陶氏化學、亨氏曼等著名化工企業(yè)的國際合作項目等。目前主要從事功能化聚氨酯的設計、合成及性能的研究；功能性水凝膠材料結(jié)構(gòu)設計及生物醫(yī)學應用研究；水凝膠基纖維復合材料的增韌、增強研究及多功能性智能響應生物膜材料的研究。
雷 昆 博士
雷昆，河南科技大學醫(yī)工學院講師。2016年碩士畢業(yè)于華東理工大學，導師郎美東教授。2020年于上海交通大學化學化工學院取得博士學位，師從王新靈教授。2020年07月起就職于河南科技大學醫(yī)學技術(shù)與工程學院。研究方向為高強度水凝膠的設計及其生物醫(yī)學應用；強韌水凝膠的軟濕粘結(jié)及其柔性傳感應用；水凝膠涂層/粘結(jié)劑的設計及生物醫(yī)學應用。以第一作者或通訊作者在Adv. Funct. Mater., J. Mater. Chem. B., ACS Appl. Bio Mater., ACS Biomater. Sci. Eng.等國內(nèi)外著名期刊發(fā)表學術(shù)論文8余篇。
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