四川大学赵长生教授、赵伟锋教授团队AHM：具有可变粘附性和光热杀菌能力的不对称水凝胶用作多功能伤口敷料

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在处理皮肤屏障等软组织受损时，伤口敷料起到重要作用。然而传统的敷料只具有单一功能，甚至可能会在更换过程中引发二次伤害并导致炎症。因此，多功能水凝胶作为伤口敷料用于软组织修复目前受到广泛关注。在实际应用中，一个理想的伤口敷料除了能够保持伤口湿润洁净以外，还应使伤口部位免受细菌侵害，同时在更换敷料时能够减弱粘附力以达到轻松揭除的效果。然而，开发一种具有可调节粘附的非抗生素依赖性抗菌水凝胶以实现按需去除仍然是一个挑战。在此，研究人员设计了一种具有近红外触发粘附性变化和光热杀菌的不对称水凝胶，由N-异丙基丙烯酰胺和丙烯酸交联聚合制备，掺杂比例不一的导电PPy-PDA 纳米粒子并在沉降过程中形成梯度分布。所形成的温敏水凝胶不仅具有组织粘合性，而且由于PPy-PDA NPs的光热转换能力，能够实现NIR引发的光热杀菌以及可变粘合性，从而实现敷料的按需去除。相关论文近日被《Advanced Healthcare Materials》（影响因子为7.367）接收。四川大学赵伟锋教授为本文通讯作者，硕士研究生冯兰为本文第一作者。

首先通过SEM、DLS、UV-vis光谱等多种方式对PPy-PDA纳米粒子和P(NIPAm-AA)水凝胶的形貌、基本性能等进行了表征，证明了纳米粒子具有NIR响应性以及其在凝胶基体中具有的梯度分布。

对纳米粒子分布不同的三种凝胶的光热性能和机械性能分别进行表征，结果显示具有梯度分布的PNA-G凝胶具有最佳的光热转换能力以及力学性能。

用PNA-G凝胶进行的粘附能力测试显示，凝胶在多种基材上都具有较好的粘附性。选择其中两种基材进行进一步的粘附性变化实验，由NIR光照射粘附位置不同时间后，观察到最大剪切强度有明显下降，表明粘附能力的减弱。而凝胶在NIR照射下发生的变化及机理由水接触角实验进一步研究。

体外和体外抗菌实验证实，PNA-G凝胶对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌都具有良好的杀灭能力，可在应用时对伤口部位起到保护作用免受细菌感染，减轻伤口的炎症反应以发挥促进愈合的效果。

体内实验结果证明PNA-G凝胶对小鼠全层皮肤伤口具有良好的治疗效果，优于目前的商用敷料。免疫组化结果表明凝胶在伤口愈合过程中有促进血管生成和抑制炎症因子表达的效果，同时能够促进成纤维细胞的生长并加速表皮生长，从而起到促进伤口愈合的作用。

综上，作者设计了一种基于温敏性材料和光热响应性纳米粒子的多功能水凝胶。凝胶在NIR照射下升温导致的相变能够降低组织粘附力并发生自变形。通过系统的体外/体内抗菌实验表明，该水凝胶对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌均表现出优异的抗菌能力。全层皮肤伤口模型的体内实验表明，水凝胶具有良好的促进伤口愈合的治疗效果。总体而言，这种具有可调粘附性、自变形性、导电性和光热抗菌活性的不对称水凝胶可能在实现皮肤组织粘附、按需轻松去除和加速伤口愈合等功能上具有应用前景。

全文链接：

https://doi.org/10.1002/adhm.202100784

来源：CS课题组

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