仿生黏附水凝胶

受生物的启发或模仿生物的结构特征、作用方式或作用机制，设计合成的仿生水凝胶，在生物医用领域具有广阔的应用前景。其中，受天然贻贝、藤壶、管虫等海洋生物良好的水下附着力的启发，仿生黏附水凝胶近年来得到了越来越多的关注（见扩展阅读4）。仿生黏附水凝胶是指具有高黏附力和一定生物相容性的水凝胶，可替代传统的缝合手术伤口的闭合器械，并具有促进伤口愈合的功效。其黏附力来源于原位水凝胶形成的过程中，高分子中活性基团与生物组织中活性基团的相互作用或与被黏物表面间的多重超分子相互作用。例如，一些带有醛基的水凝胶可以与生物组织中的氨基共价结合，从而显示出对活组织的高黏附力。长春工业大学段莉洁教授等通过羧甲基壳聚糖的氨基和氧化右旋糖酐的醛基原位发生席夫碱反应，制备了原位可注射黏附水凝胶。在大鼠烧伤创面原位注入该水凝胶，发现该水凝胶可促进细胞黏附，并可促使上皮细胞迁移到伤口区域，从而促进皮肤再生。

贻贝分泌的足丝蛋白可在水中快速交联固化，具有较高的防水黏附能力，使其成为极具优势和潜力的生物黏合剂。贻贝的足丝蛋白中含有丰富的邻苯二酚结构，可通过多重相互作用与基底产生黏附，在湿态黏附中起到关键性作用。受贻贝超强的水下黏附能力的启发，研究者们开发出了多种多样的仿贻贝黏附水凝胶。华中科技大学张连斌等利用聚多巴胺（PDA）、还原性氧化石墨烯（rGO）、聚乙烯亚胺（PEI）、聚丙烯胺（PAM）制备了一种高黏附的水凝胶膜，可在太阳光的照射下加速伤口愈合。该水凝胶膜充分利用了聚多巴胺（PDA）的良好黏附性和还原性氧化石墨烯（rGO）的光热转换能力，在伤口上附着以后，该水凝胶膜将太阳能转化为热能，并局部加热伤口。局部温度的升高可抑制炎症反应，促进再上皮化、血管生成和胶原沉积，从而显著促进伤口愈合。天津大学刘文广教授等利用PDA、聚乙二醇双丙烯酸酯（PEGDA700）和季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）之间的Michael加成反应，合成了一种超支化聚合物HB-PBAE。他们将HB-PBAE、聚乙烯基咪唑（PVI）和明胶溶液混合，并加入Fe3+得到了仿生黏附水凝胶。Fe3+可与邻苯二酚基团间形成配位键，从而稳定水凝胶。当需要更换敷料时，只需要在敷料上喷涂Zn2+水溶液，水凝胶的黏附能力就会显著下降。同时，PVI与Zn2+形成了稳定的配位键，进一步增强了水凝胶的强度，从而能够方便、无损地更换敷料，并且在伤口处基本不会有明显的敷料残留，对伤口愈合有很好的促进作用（图11-2）。这种含金属离子的可逆黏附伤口敷料为新型伤口敷料的设计提供了一个新的思路。(https://www.daowen.com)