黏附水凝膠不僅可以用作傷口敷料，修復(fù)破損的組織，也可以用來止血以及制備人造電子皮膚。目前，科研人員通過模仿貽貝、藤壺以及沙堡蠕蟲等海洋生物分泌的黏附膠，制備了一系列新型的能夠黏附多種基質(zhì)的水凝膠，這些水凝膠中起到黏附作用的基團(tuán)為鄰苯二酚，其通過與黏附基質(zhì)之間形成氫鍵、離子絡(luò)合以及π-π共軛等作用實(shí)現(xiàn)黏附。但是鄰苯二酚基團(tuán)易被氧化以及對使用環(huán)境要求苛刻等缺點(diǎn)限制了其應(yīng)用。
基于上述背景，天津大學(xué)劉文廣教授課題組設(shè)計(jì)了一種有機(jī)-無機(jī)雜化的納米復(fù)合黏附水凝膠。將氨基酸的衍生物 — N-丙烯酰-2-氨基乙酸(ACG)與納米生物活性玻璃(BG)進(jìn)行復(fù)合，通過紫外光引發(fā)可快速地制備出具有黏附作用的高強(qiáng)PACG-BG水凝膠(圖1)。該水凝膠的黏附強(qiáng)度隨著體系內(nèi)BG含量的變化而改變，通過調(diào)節(jié)BG含量，可以使水凝膠的表面黏附能和內(nèi)聚能達(dá)到平衡，進(jìn)而調(diào)控水凝膠的黏附強(qiáng)度達(dá)使其到最佳，其對陶瓷、鐵片和豬皮的黏附強(qiáng)度可分別達(dá)125、142和120 kPa。
圖1 PACG-BG納米雜化水凝膠黏附機(jī)理圖
所制備的納米雜化水凝膠不僅具有良好的黏附強(qiáng)度，也具有優(yōu)良的力學(xué)性能、室溫快速自修復(fù)性能及生物相容性。將該水凝膠用于體外模擬胃穿孔的修復(fù)，結(jié)果顯示，水凝膠可以完好地將兔胃的破洞密封，并且倒置時(shí)不會(huì)發(fā)生模擬胃液的泄漏。將修補(bǔ)好的兔胃在潮濕的環(huán)境中放置3天，水凝膠依然可以很好地黏附在破洞處，未發(fā)生液體的泄漏。該水凝膠可隨身攜帶，即開即用，即使干燥后復(fù)水，仍能恢復(fù)黏附性能，有望成為緊急情況自救用的“創(chuàng)可貼”。該工作即將在《高分子學(xué)報(bào)》2019年第6期“生物醫(yī)用高分子”專輯出版。
圖2 用PACG-BG水凝膠貼片修補(bǔ)破損的兔胃，灌注模擬胃液放置3天后，水凝膠仍可牢固地黏附在胃的表面，未發(fā)生液體的泄漏
崔春燕博士生是該論文的第一作者，劉文廣教授為通訊作者。該項(xiàng)工作得到國家自然科學(xué)基金(基金號51325305，51733006)資助。
論文鏈接：http://www.gfzxb.org/fileGFZXB/journal/article/gfzxb/newcreate/gfzxb20180270liuwenguang.pdf
doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.18270
