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中山大學(xué)吳丁財(cái)教授團(tuán)隊(duì) Adv. Mater.：具有超低溶脹、耐超高爆破壓和抗術(shù)后組織粘連等特性的超結(jié)構(gòu)濕性粘合水凝膠
2023-12-27  來源：高分子科技

  濕性粘合水凝膠一旦與濕組織接觸，就會(huì)快速形成大量氫鍵，然后形成共價(jià)鍵，從而獲得強(qiáng)粘附性。因此，濕性粘合水凝膠作為一種潛在的軟組織修復(fù)材料已被廣泛報(bào)道。然而，濕性粘合水凝膠在體內(nèi)潮濕環(huán)境中表現(xiàn)出嚴(yán)重的溶脹，粘合強(qiáng)度和機(jī)械性能隨之顯著減弱，導(dǎo)致無法滿足高爆破壓軟組織的修復(fù)要求，并易引發(fā)嚴(yán)重的術(shù)后粘連。


  近期，中山大學(xué)吳丁財(cái)教授團(tuán)隊(duì)通過濕氣誘導(dǎo)相分離和溶劑交換策略獲得不對(duì)稱多孔PVA水凝膠作為力學(xué)耗散層和防粘連層，隨后采用原位光固化技術(shù)將PAAc-N+濕性粘合層與PVA耗散層的多孔面復(fù)合在一起，獲得一種超結(jié)構(gòu)濕性粘合水凝膠（PVA/PAAc-N+，圖1）。得益于耗散層的高結(jié)晶度以及濕性粘合層中季銨陽離子和羧酸根陰離子之間的離子交聯(lián)，PVA/PAAc-N+在不犧牲粘合強(qiáng)度（63.1 kPa）的情況下具有超低溶脹率（0.29）；由于耗散層的多孔表面能夠促進(jìn)濕性粘合層與堅(jiān)韌耗散層界面處的機(jī)械互鎖，PVA/PAAc-N+具有高達(dá)493 mm Hg的超高平均爆破壓（圖2）。PVA/PAAc-N+在豬心破損出血模型中顯示了快速的封堵能力，在大鼠肝臟粘附模型中具有長(zhǎng)效穩(wěn)定粘合（14天）和防術(shù)后組織粘連性能（圖3）？傊，該超結(jié)構(gòu)多孔水凝膠具有超低溶脹、耐超高爆破壓和抗術(shù)后組織粘連等特性，在組織修復(fù)領(lǐng)域具有誘人的應(yīng)用前景。該工作以“Super-Structured Wet-Adhesive Hydrogel with Ultralow Swelling, Ultrahigh Burst Pressure Tolerance, and Anti-Postoperative Adhesion Properties for Tissue Adhesion”為題發(fā)表在《Advanced Materials》上（Advanced Materials, 2023, DOI: 10.1002/adma.202305400）。中山大學(xué)化學(xué)學(xué)院博士生馬鵬威和中山大學(xué)附屬第六醫(yī)院博士后梁偉文為論文共同第一作者。黃榕康副主任醫(yī)師、沈慧勇教授、王輝主任醫(yī)師以及吳丁財(cái)教授為論文共同通訊作者。 


圖1. （a）經(jīng)典濕性粘合水凝膠和我們的超結(jié)構(gòu)濕性粘合水凝膠（PVA/PAAc-N+）的抗溶脹和濕性粘合示意圖；（b）PVA/PAAc-N+的制備和結(jié)構(gòu)，其制備過程包括濕氣誘導(dǎo)相分離、溶劑交換、原位光固化、洗滌和輕度空氣干燥；（c）我們的PVA/PAAc-N+兼具超低溶脹率和耐超高爆破壓，可在豬心破損出血模型中實(shí)現(xiàn)快速且強(qiáng)的濕性粘合。 


圖2. （a）PVA水凝膠的數(shù)碼照片；（b）PVA水凝膠頂部表面的冷凍SEM圖像；（c）PVA/PAAc-N+的橫截面顯微圖像；（d）PAAc和PVA/PAAc-N+在37℃去離子水中浸泡3天后的數(shù)碼照片；（e）PAAc和PVA/PAAc-N+在37℃去離子水中的質(zhì)量溶脹率；（f）PVA/PAAc-N+和一些最近報(bào)道的濕性粘合劑的質(zhì)量溶脹率對(duì)比；（g）PVA/PAAc-N+與豬心和豬腸緊密粘附的數(shù)碼照片；（h）PVA/PAAc-N+與豬皮之間的剪切強(qiáng)度和界面韌性；（i）爆破壓力測(cè)試裝置示意圖；（j）PAAc、PAAc-N+和PVA/PAAc-N+的爆破壓力；（k）PVA/PAAc-N+和一些最近報(bào)道的濕性粘合劑的爆破壓力對(duì)比。 


圖3. （a）PVA/PAAc-N+治療豬心破損出血手術(shù)過程說明和數(shù)碼照片；（b）在大鼠肝臟粘附實(shí)驗(yàn)中，不同樣品（PAAc、PVA/PAAc和PVA/PAAc-N+）手術(shù)過程圖示以及術(shù)后第14天的數(shù)碼照片；（c）豬心破損出血手術(shù)期間收縮壓的動(dòng)態(tài)變化；（d）大鼠肝臟粘附實(shí)驗(yàn)術(shù)后第14天PAAc和PVA/PAAc-N+對(duì)組織的粘連程度、粘連類型和粘連韌度的定量評(píng)分分析；（e）大鼠肝臟粘附實(shí)驗(yàn)術(shù)后第14天PAAc、PVA/PAAc和PVA/PAAc-N+的脫落率。


  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202305400

  吳丁財(cái)教授課題組網(wǎng)址：http://jiyikeji.com/ss/wudc/profile.html

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（責(zé)任編輯：xu）
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