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  基于貽貝黏附機(jī)制的黏附抗菌水凝膠可以通過(guò)化學(xué)交聯(lián)作用或物理相互作用黏合在細(xì)胞外基質(zhì)上，在組織黏合和組織再生方面表現(xiàn)出很好的應(yīng)用前景。目前，研究者們主要致力于設(shè)計(jì)和制備基于鄰苯二酚基團(tuán)修飾的天然或者合成聚合物的黏附性水凝膠，雖然已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了較強(qiáng)的組織黏附性，但是在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨著一些問(wèn)題。

  首先，為增強(qiáng)凝膠組織黏附性的同時(shí)，賦予凝膠更多的生物功能，研究者們大多對(duì)聚合物進(jìn)行復(fù)雜的修飾或者改性，這個(gè)過(guò)程中往往涉及大量的有機(jī)溶劑或者碳碳雙鍵的引入，這對(duì)此類水凝膠的應(yīng)用推廣和生物安全性而言也是一大挑戰(zhàn)。

  其次，目前多數(shù)黏附水凝膠往往只考慮凝膠的黏附性，但是對(duì)于使用過(guò)程中的更換和移除及傷口開(kāi)裂問(wèn)題并未做相關(guān)的考量，這有可能在剝離或移除過(guò)程中對(duì)組織產(chǎn)生二次傷害。

  另外，抗生素和納米材料仍然是抗菌材料的首選，但是其耐藥性和長(zhǎng)期生物安全性仍是不容忽視的問(wèn)題。

  因此，基于簡(jiǎn)單材料設(shè)計(jì)和制備多功能組織黏附劑以實(shí)現(xiàn)有效的組織閉合和再生仍需要進(jìn)一步研究。

圖1：基于QCS和PA@Fe的黏附水凝膠的制備及應(yīng)用

  基于目前存在的這些問(wèn)題，郭保林教授團(tuán)隊(duì)在對(duì)殼聚糖進(jìn)行季銨化（QCS）改性的同時(shí)，引入原兒茶醛與三價(jià)鐵離子的配合物（PA@Fe）作為雙重動(dòng)態(tài)交聯(lián)劑，在增強(qiáng)凝膠力學(xué)性能及黏附性的同時(shí)，賦予材料較好的自愈合性能，并且可以實(shí)現(xiàn)組織的二次黏合。

圖2：凝膠的自愈合

圖3：水凝膠的黏附性及其可移除性

  同時(shí)，由于凝膠網(wǎng)絡(luò)中響應(yīng)型動(dòng)態(tài)配位鍵和席夫堿交聯(lián)作用，水凝膠可以實(shí)現(xiàn)酸液及鐵離子螯合劑的響應(yīng)性移除。在醫(yī)用鐵離子螯合劑甲磺酸去鐵胺（DFO）的存在下，凝膠的豬皮黏附強(qiáng)度從10.4降到了1.3kPa，可以有效避免凝膠移除過(guò)程中對(duì)組織的二次傷害。此外，該黏附性水凝膠還表現(xiàn)出較好的組織止血效果。

圖4：凝膠的接觸抗菌

  基于凝膠較好的黏合特性、可移除及自修復(fù)性，該凝膠在組織黏合方面表現(xiàn)出很好的應(yīng)用前景。在大鼠全皮切口模型評(píng)估中，該黏附性水凝膠表現(xiàn)出很好的組織閉合和組織修復(fù)效果。相較于其他組，黏附性水凝膠幾乎可以實(shí)現(xiàn)無(wú)痕修復(fù)，同時(shí)修復(fù)后的皮膚組織也具有較好的力學(xué)強(qiáng)度。此外，由于QCS和PA自身的抗菌性及PA@Fe復(fù)合物可控的光熱特性，該黏附性水凝膠還表現(xiàn)出較好的抗菌效果，在感染慢性創(chuàng)面的愈合中也表現(xiàn)出很好的應(yīng)用前景。

圖5：凝膠的組織黏合效果

  該研究以“Dual-Dynamic-Bond Cross-Linked Antibacterial Adhesive Hydrogel Sealants with On-Demand Removability for Post-Wound-Closure and Infected Wound Healing”為題發(fā)表在ACS Nano上。論文的第一作者為西安交通大學(xué)前沿科學(xué)技術(shù)研究院博士生梁育晴，通訊作者為郭保林教授。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c00204