阿尔伯塔大学曾宏波教授《Chem. Eng. J.》：用于潮湿生理环境的组织黏附和生物成像的有软装甲层保护的水凝胶

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水凝胶由于其与生物组织在构成以及物理特性方面的高度相似性，可与生物组织相互作用并作为优良的生物医学诊疗平台。然而，对于高含水量的水凝胶来说，在潮湿的生理环境中实现牢固的组织黏附是一项挑战，因为水分子会破坏水凝胶和生物组织表面之间的黏合稳定性，导致黏附强度大幅减弱。尽管近些年通过对贻贝，藤壶等海洋生物的湿态黏附行为进行探索，已经取得了一系列突破性成果，但完全重现此类湿态粘附功能还是比较困难的。

近期，通过模仿覆盖有薄保护性角质层的贻贝足丝结构，阿尔伯塔大学曾宏波教授团队开发了一种新型组织粘附水凝胶。相关工作以 “Soft Armour-like Layer-Protected Hydrogels for Wet Tissue Adhesion and Biological Imaging” 为题，发表于《Chemical Engineering Journal》。阿尔伯塔大学曾宏波教授（加拿大工程院院士）为论文通讯作者，Lawrence H. Le教授为论文共同通讯作者，潘鸣飞博士生为本论文的第一作者， Kim-Cuong T. Nguyen和杨闻帅博士生为本论文的共同第一作者。该论文得到了加拿大自然科学和工程研究委员会等项目的资助。

图一. DISC水凝胶的设计思路以及盔甲状疏水层形成机制

与传统水凝胶在整个聚合物网络中都含有水的特性不同，该水凝胶的表面覆盖有柔软的盔甲状疏水层，作为最外层黏合剂层。外部疏水层促进了接触界面处的局部排水，以实现快速黏合（5秒内），即使在高水压下也能防止水渗透导致的界面黏附减弱。由于其高含水量，内部水凝胶基质减少了超声成像中的信号衰减。开发的水凝胶粘合剂能够在潮湿的口腔内环境中实现稳定的附着和高对比度成像，用于超声诊断。

图二. 通过原子力显微镜(AFM)进行分子间作用力的测量来对疏水表层的形成机理进行探索

图三. DISC水凝胶的组织粘附以及伤口封闭性能

图四. DISC水凝胶用于口腔超声成像

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.134418

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