最近，江南大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院非織造課題組通在海洋貽貝超強粘附性的啟發(fā)下，通過將季銨鹽殼聚糖（QSC）、多巴胺（DA）、槲皮素（QT）等成分有機的結(jié)合在一起，構(gòu)建了一種兼具粘附性、自愈合、抗菌、抗氧化等多種優(yōu)異功能的復(fù)合水凝膠敷料。系統(tǒng)的研究了多功能水凝膠的微觀形態(tài)結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、溶脹性能、粘附性能等，揭示了多巴胺濃度和槲皮素濃度與水凝膠的自愈合性能、抗氧化、抗菌性能和溶血性能之間的構(gòu)效關(guān)系。
▲多功能水凝膠的制備原理圖：（a）QCS的合成，（b）丙烯酰胺（AM）的聚合，（c）多功能水凝膠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
首先先將殼聚糖（CS）接枝改性為季銨鹽殼聚糖（QCS）（圖a）。丙烯酰胺（AM）在交聯(lián)劑BIS和引發(fā)劑APS的作用下發(fā)生聚合，形成聚丙烯酰胺（PAM）交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（圖b）。然后，將QCS溶液與DA溶液完全混合，加入QT作為抗氧化劑和抗菌劑與PAM形成相互穿插的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（圖c），QCS分子鏈散布在聚丙烯酰胺網(wǎng)絡(luò)中，DA和QT表面豐富的酚羥基賦予水凝膠多種功能，最終制備成粘附性多功能抗菌水凝膠敷料。在多功能水凝膠中存在多種類型的交聯(lián)點：(i)單體AM和交聯(lián)劑BIS之間發(fā)生自由基聚合形成的交聯(lián)點；(ii)QCS鏈段和QT、PDA分子之間的相互作用力；（iii）-OH基團(tuán)與其他組分之間形成的氫鍵；以及（iv）PDA分子之間的π-π堆積。這些相互作用力共同為多功能水凝膠堅固結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑提供了動力。
超強的粘附性
通過引入聚多巴胺，賦予了材料超強的粘附性，可以在將多種物質(zhì)粘附在水凝膠的表面。
▲“萬物可粘”，可以粘附住橡膠、塑料、木材、PTFE、玻璃、陶瓷、金屬和骨骼等材料。
這種水凝膠在皮膚表面粘附的同時也可以非常方便的去除。
▲肌膚表面強粘附而易去除
該水凝膠敷料還有非常強的變形能力，能夠隨著手指或機體的變形而發(fā)生形變。在擠壓之后也能恢復(fù)到初始狀態(tài)。
▲超強的粘附變形能力
高速剪切下的自修復(fù)能力
這種水凝膠材料在高速剪切作用下會被液化，而剪切應(yīng)變降低時又會恢復(fù)到固體狀態(tài)。因而在應(yīng)對快速的切割作用時能夠保證結(jié)構(gòu)的完整。
▲高速剪切作用下的自修復(fù)功能
水凝膠中添加的槲皮素組分還賦予了材料抗菌、抗氧化和優(yōu)異的凝血效果，在創(chuàng)口敷料領(lǐng)域表現(xiàn)出極佳的適用性。
▲水凝膠敷料的（a）凝血性能，（b）抗菌性能，（c）抗氧化性能
該研究的最大意義在于，通過構(gòu)建雙網(wǎng)絡(luò)互穿結(jié)構(gòu)并結(jié)合槲皮素和聚多巴胺的特性，賦予了水凝膠材料自粘附、自修復(fù)以及抗菌、凝血抗氧化等特性，并且其價格低廉，容易量產(chǎn)，對于新型醫(yī)用敷料的開發(fā)有著重要的啟示作用。
參考文獻(xiàn)：
Wang L., Zhao Z., Dong J., Li D.*, Dong W., Li H., Zhou Y., Liu Q. and Deng B.*. Mussel-Inspired Multifunctional Hydrogels with Adhesive, Self-Healing, Antioxidative, and Antibacterial Activity for Wound Healing. ACS Applied Materials & Interfaces, 2023.
原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.3c01065
京公網(wǎng)安備11010802046783號
