西安交大郭保林教授与憨勇教授《Adv. Funct. Mater.》：合作开发出多功能物理双网络水凝胶粘合剂

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急性与慢性难愈合皮肤伤口治疗一直是临床的重要问题，开发可实现快速伤口闭合、促愈合并减少疤痕形成的生物活性敷料是该领域的一个热点。目前水凝胶敷料因其独特的优点而受到研究者的关注，包括抗菌水凝胶、抗氧化水凝胶、粘性水凝胶、自愈合水凝胶等。然而，慢性伤口敷料还需易于移除，以兼顾更换敷料和患者舒适度等要求。尽管已有报道可溶解的水凝胶敷料，但大多基于竞争分子断裂动态化学键或主体-客体相互作用、紫外线辐照断裂化学键的原理等。化学交联和竞争性分子的使用对人体具有潜在毒性，而紫外光裂解的方式也对组织造成损害。此外，皮肤创伤易受微生物感染，目前很少有关于可溶性抗菌水凝胶敷料的报道。

温敏水凝胶具有良好生物相容性，通常具有自愈性和形状适应性，在加热时可表现出凝胶-溶胶转变；具有近红外光热效应的水凝胶可在近红外光辐射时为水凝胶提供良好的局部加热特性，使水凝胶熔化。此外，光热疗法可用于杀死多重耐药细菌。若将光热物质引入对温度敏感的水凝胶网络，有望赋予水凝胶良好抗菌性和近红外光辐照辅助的按需移除。

近日，西安交通大学郭保林教授课题组与西安交通大学憨勇教授课题组合作，设计了一种制备于生理条件下的可注射双网络自修复型水凝胶粘合剂，用于治疗耐药菌感染和全层皮肤切口/缺损修复。水凝胶粘合剂由邻苯二酚-Fe³⁺配位交联的聚（癸二酸甘油酯）-co-聚乙二醇-g-邻苯二酚（PEGSD）和四重氢键交联的脲基嘧啶酮改性明胶（GTU）组成（图1）。其中Fe³⁺交联的PEGSD提供了水凝胶出色组织粘合性、近红外光/pH响应性、自愈合性和形状适应性（图2）；非氧化态的邻苯二酚基团提供了水凝胶出色的抗氧化性。四重氢键交联的GTU网络则对Fe³⁺交联的PEGSD网络进行增强，且GTU中的明胶作为ECM源组分可提高组织的修复效果。水凝胶整体呈现出高效的体外杀菌活性以及近红外辐射和/或酸性溶液洗涤辅助移除性质。体内实验证明，水凝胶对皮肤的创伤具有良好的止血作用；对耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌（MRSA）具有很高的杀灭率；与医用胶和外科缝合线相比，具有更好的伤口闭合和皮肤切口愈合的效果（图3）。特别是，其可以通过调节炎症、加速胶原蛋白沉积、促进肉芽组织形成和血管形成来显著促进全层皮肤缺损伤口愈合（图3）。按需溶解和抗氧化性的物理双网络水凝胶粘合剂可作为出色的多功能敷料，用于治疗体内MRSA感染，伤口闭合和伤口愈合。

图1. (a) PEGSD/GTU水凝胶的制备，以及水凝胶网络中双重动态交联的示意图；（b）具有规则形状的水凝胶PEGSD2 / GTU5.0的原始状态和压缩状态（i），拉伸状态（ii），附着在皮肤上并承受12 g的重量（iii），以及承受关节弯曲（iv）。比例尺：1厘米。

图2. (a) NIR 808 nm照射时，水凝胶PEGSD2 / GTU5.0的凝胶-溶胶转变，浸入2％（v / v）乙酸溶液中水凝胶PEGSD2 / GTU5.0在37℃和45℃下溶解，比例尺：10毫米; 在室温（b）、37℃（c）和近红外辐射（1.4 W /cm²）辅助下（d）水凝胶宏观自修复性能的展示照片；（e）PEGSD2 / GTU5.0的可注射特性展示；（f）PEGSD2 / GTU5.0的形状适应性能。比例尺：1厘米。

图3. (a) 在不同实验条件下处理过的小鼠感染组织中存活的MRSA克隆的照片，以及相应的定量结果（b）；（c）Tegaderm^TM膜、水凝胶PEGSD2和PEGSD2 / GTU5.0水凝胶在第5、10和15天愈合伤口的代表性照片，比例尺：7 mm；（d）Tegaderm^TM薄膜、水凝胶PEGSD2和PEGSD2 / GTU5.0的伤口闭合照片；（e）术后第0、7、14天大鼠全层皮肤切口伤口的代表性照片，比例尺：5 毫米；（f）大鼠全层皮肤切口伤口治疗14天后的愈合皮肤的相对抗张强度。

以上研究结果以论文形式发表在国际期刊Advanced Functional Materials上，论文题目为“Physical Double‐Network Hydrogel Adhesives with Rapid Shape Adaptability, Fast Self-healing, Antioxidant and NIR/pH Stimulus-Responsiveness for Multidrug-Resistant Bacterial Infection and Removable Wound Dressing”。西安交大材料学院博士后赵鑫与西安交大前沿院博士生梁永平为本论文的共同第一作者，西安交大为本文的第一作者单位和通讯作者单位。该项研究工作得到了国家自然科学基金和西安交通大学的经费支持。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.xilesou.top/doi/abs/10.1002/adfm.201910748

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