超结构化湿粘水凝胶具有超低溶胀性、超高爆破压力耐受性和抗术后粘附特性

以下文章来源于柔性电化学 ，作者哥尼亚是

背景

湿粘性水凝胶已被开发为一种有吸引力的组织修复策略。然而，同时实现湿粘性水凝胶的低溶胀和高爆破压力耐受性对于体内应用至关重要，这仍然是挑战。基于此，中山大学吴丁财课题组通过水分诱导相分离-溶剂交换过程和原位光固化技术的简单结合，开发了一类新型的超结构湿粘附水凝胶。通过水分诱导相分离-溶剂交换过程，可以获得具有多孔结构作为耗散层的坚韧PVA水凝胶。随后将添加了少量VBTMA阳离子的聚丙烯酸基湿粘水凝胶前驱体溶液（PAAc-N +）涂覆在PVA水凝胶的多孔表面并进行光固化处理制备出具有靶向性的超结构多孔水凝胶。该PVA / PAAc-N +水凝胶可以实现超低溶胀率( 0.29 )和较高剪切强度( 63.1 kPa )，而且依靠PVA耗散层的高机械强度及其与PAAc - N +湿粘附层的强机械互锁，实现高达493 mm Hg的超高压爆破压力耐受性。研究成果以题为“Super-Structured Wet-Adhesive Hydrogel with Ultralow Swelling, Ultrahigh Burst Pressure Tolerance, and Anti-Postoperative Adhesion Properties for Tissue Adhesion”的发表在最新一期的《Advanced Materials》上。

湿粘性水凝胶被广泛报道为组织附着的新材料。湿粘的主要原理是水凝胶一旦与湿组织接触，就会形成大量的氢键，然后形成共价键，从而获得很强的粘附力。湿法粘接水凝胶的快速和强粘附性能取得了长足的进步，其中各种聚丙烯酸基湿粘合水凝胶的湿粘附性能尤为突出。然而，大多数开创性的湿粘性水凝胶在潮湿环境中经常表现出严重的溶胀（例如，双面胶带 （DST） 的 ≈8.9）伴随着粘合强度和机械性能的显着减弱，导致无法满足组织的高爆破压力要求（图1a）。此外，结构单一的湿粘性水凝胶容易引发严重的术后粘附形成。因此，开发具有抗溶胀能力、高爆破耐压性、抗术后粘附性的湿粘性水凝胶，对于拓展其在生理环境中的应用具有至关重要的作用。

图文解析

图1超低溶胀率和超高耐爆压力，可在猪模型中实现对破裂心脏的快速强力粘附。

视频1

图2：PVA/PAAc-N +水凝胶的湿粘爆破压力。

图3：PVA/PAAc-N +水凝胶密封性能。

视频2

小结

报道了一类由水分诱导的相分离-溶剂交换过程与原位光固化技术的简单结合构建的新型超结构湿粘水凝胶，具有超低溶胀率和超高爆破压力耐受性。PAAc-N湿粘剂层中丰富的羧酸和NHS酯基团使我们的PVA/PAAc-N水凝胶能够实现与组织表面的非共价和共价粘附。得益于PAAc-N层季铵离子与羧酸根离子之间的离子交联，以及PVA层丰富的氢键诱导的高结晶度，我们的PVA/PAAc-N水凝胶可以实现超低溶胀率（0.29）和理想的粘合强度（63.1 kPa）。PVA耗散层的高机械强度及其与层间界面处PAAc-N层的强机械联锁，使我们的PVA/PAAc-N水凝胶具有高达493 mm Hg的超高爆破压力耐受性。此外，PVA/PAAc-N水凝胶的PVA层表面具有优异的抗术后粘附性能。因此，超结构多孔水凝胶很好地集成了超低溶胀、超高爆破压力耐受性和抗术后粘连性能，从而实现了猪模型中高爆破压破裂心脏的快速止血和大鼠模型中与肝脏表面的持久粘附。为开发先进的湿粘性水凝胶提供新的方向，用于复杂生理环境中的软组织修复。

参考文献：

https://doi.org/10.1002/adma.202305400

转自：“i学术i科研”微信公众号

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