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鄭州大學關方霞教授、姚明浩副教授團隊 ACS AMI：可注射、自愈合、組織粘附性多功能水凝膠用于快速止血和傷口愈合

2022-07-23 來源：高分子科技

可注射水凝膠能夠填充不規則創面，可作為微創手術治療的一種方法；組織黏附水凝膠能夠將損傷組織緊密結合，避免脫落的發生，更有利于術后處理；具有可逆動態連接網絡的自修復水凝膠可以自主恢復其網絡結構，而不影響其功能，從而增加了應用時間，提高了生物醫學應用的潛能。然而，傳統水凝膠往往更專注于其中一種功能。所以，開發具有可注射性、自愈性、組織粘附性，特別是具有潛在治療效果的復合多功能水凝膠，在醫療創面敷料領域具有一定的挑戰。

最近，鄭州大學生命科學學院關方霞教授和姚明浩副教授團隊，提出了一種制備可注射、自愈合、組織粘附性多功能水凝膠的新策略。該工作主要基于天然生物質殼聚糖（QCS）和單寧酸（TA）,在生理條件下通過一步合成法制備出多功能物理交聯QCS/TA水凝膠。該水凝膠主要通過QCS和TA之間的動態離子鍵和氫鍵交聯，這使得水凝膠具有良好的注射性、自愈合性和粘接性。得益于QCS和TA固有的抗氧化、抗菌和止血能力，該水凝膠具有較強的活性氧清除能力、廣譜抗菌能力、快速止血能力和加速全層皮膚創面愈合。

圖1.多功能QCS/TA水凝膠在全層皮膚創面應用示意圖

圖2.展示了水凝膠較強的可注射和自愈合性能，剪切變稀和體外注射試驗表明水凝膠具有良好的可注射（Figure 2A）；流變恢復和宏觀自愈合試驗證明水凝膠具有良好的自愈合（Figure 2B-D）；研究者認為這種自愈合性能歸因于QCS/TA水凝膠網絡中的動態鍵，如離子鍵和氫鍵（Figure 2E）。

圖2.QCS/TA水凝膠的可注射和自愈合性能。(A)剪切減稀試驗;插圖展示了水凝膠的注射特性;(B)和(C)水凝膠的流變恢復試驗(D)水凝膠自愈合過程的照片:原始狀態(i)，損傷狀態(ii)和(iii)，水凝膠愈合0.5 h (iv)和(v);(E)水凝膠的愈合機制示意圖。

圖3.展示了QCS/TA水凝膠的抗菌性能，液體抑菌試驗顯示各組水凝膠的抑菌率均接近100%（Figure 3A,B）；抑菌圈試驗顯示水凝膠的抑菌圈大小與TA的濃度正相關（Figure 3C,D）；研究者認為水凝膠優異的抗菌性能主要歸因于QCS/TA水凝膠中的化學基團，如季銨鹽和苯酚基團（Figure 3E）。

圖3. QCS/TA水凝膠的抗菌性能。(A)水凝膠對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的殺滅率的定量統計和(B)菌液涂布的照片;(C)定量統計和(D) ZOI試驗中對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌抑菌圈的照片;(E)水凝膠的抗菌機理示意圖。

該研究開發了出多功能TA交聯注射型殼聚糖水凝膠(QCS/TA)作為一種新型的止血材料和皮膚創面愈合敷料。這些水凝膠具有可調節的凝膠時間、良好的注射能力、粘附強度、自愈合能力以及抗菌和清除自由基的能力，在生物醫學領域具有巨大的潛在應用價值。

研究成果以“Injectable Self-Healing Adhesive Chitosan Hydrogel with Antioxidative, Antibacterial, and Hemostatic Activities for Rapid Hemostasis and Skin Wound Healing”為題發表在ACS Applied Materials & Interfaces（2022）上。論文通訊作者是鄭州大學生命科學學院關方霞教授和姚明浩副教授，論文第一作者為鄭州大學生命科學學院2019級碩士生郭深。上述研究得到了國家自然科學基金和河南省科技攻關項目的資助。

論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsami.2c08870#

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（責任編輯：xu）

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