一种有机-无机杂化的纳米复合黏附水凝胶

黏附水凝胶不仅可以用作伤口敷料，修复破损的组织，也可以用来止血以及制备人造电子皮肤。目前，科研人员通过模仿贻贝、藤壶以及沙堡蠕虫等海洋生物分泌的黏附胶，制备了一系列新型的能够黏附多种基质的水凝胶，这些水凝胶中起到黏附作用的基团为邻苯二酚，其通过与黏附基质之间形成氢键、离子络合以及π-π共轭等作用实现黏附。但是邻苯二酚基团易被氧化以及对使用环境要求苛刻等缺点限制了其应用。

基于上述背景，天津大学刘文广教授课题组设计了一种有机-无机杂化的纳米复合黏附水凝胶。将氨基酸的衍生物 — N-丙烯酰-2-氨基乙酸(ACG)与纳米生物活性玻璃(BG)进行复合，通过紫外光引发可快速地制备出具有黏附作用的高强PACG-BG水凝胶(图1)。该水凝胶的黏附强度随着体系内BG含量的变化而改变，通过调节BG含量，可以使水凝胶的表面黏附能和内聚能达到平衡，进而调控水凝胶的黏附强度达使其到最佳，其对陶瓷、铁片和猪皮的黏附强度可分别达125、142和120 kPa。

图1  PACG-BG纳米杂化水凝胶黏附机理图

所制备的纳米杂化水凝胶不仅具有良好的黏附强度，也具有优良的力学性能、室温快速自修复性能及生物相容性。将该水凝胶用于体外模拟胃穿孔的修复，结果显示，水凝胶可以完好地将兔胃的破洞密封，并且倒置时不会发生模拟胃液的泄漏。将修补好的兔胃在潮湿的环境中放置3天，水凝胶依然可以很好地黏附在破洞处，未发生液体的泄漏。该水凝胶可随身携带，即开即用，即使干燥后复水，仍能恢复黏附性能，有望成为紧急情况自救用的“创可贴”。该工作即将在《高分子学报》2019年第6期“生物医用高分子”专辑出版。

图2  用PACG-BG水凝胶贴片修补破损的兔胃，灌注模拟胃液放置3天后，水凝胶仍可牢固地黏附在胃的表面，未发生液体的泄漏

崔春燕博士生是该论文的第一作者，刘文广教授为通讯作者。该项工作得到国家自然科学基金(基金号51325305，51733006)资助。

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