為了提高滸苔多糖基水凝膠的機械性能和穩定性，增加其功能性，劉晨光教授團隊使用簡單、快捷的一鍋法制備了以物理交聯的滸苔多糖（PEP）長鏈為第一網絡，以共價交聯的聚丙烯酰胺（PAM） 短鏈為第二網絡的雙網絡水凝膠（PEP-PAM）。該水凝膠具有超強的機械性能，其抗壓強度達到1.1 ± 0.1 MPa，斷裂延伸率達到507.2 ± 53.1%，彈性模量達到123.5 ± 23.4 kPa，可比擬天然皮膚或表皮的的彈性模量（88.0 kPa – 300.0 kPa）。此外，PEP-PAM水凝膠具有任意形變的能力，可打結、彎曲、扭曲、拉伸和壓縮，移除拉伸和壓縮力量后，水凝膠可恢復到原來的形狀。

流程圖. 雙網絡水凝膠（PEP-PAM）的制備及在全層皮膚傷口應用示意圖。

圖1. 在外力作用下不同形式的水凝膠樣品的圖像（拉伸：直徑8.0毫米；壓縮：直徑15.0毫米）。（A）打結和交叉拉伸，（B）直接拉伸，（C）扭曲拉伸，（D）彎曲和（E）承受200 g的重量。（F，H）壓縮和疏松的PEP-PAM水凝膠，（G，I）壓縮和彎曲的僅PAM水凝膠。

該PEP-PAM水凝膠的自愈合行為無需額外的化學修飾和外界因素的刺激，可在10 min內完成自修復。水凝膠的自愈合行為與水凝膠體系的動態鍵及多重氫鍵有關。水凝膠具有組織粘附性，與新鮮豬皮組織的粘附性可達22.1 ± 2.5 kPa，主要歸因為滸苔多糖（PEP）的活性基團與組織表面基團（胺基、咪挫基、羥基等）的多重作用，靜電相互作用和氫鍵作用。

圖2. PEP-PAM水凝膠的自愈特性。（A）PEP-PAM水凝膠的自愈能力的圖像顯示（比例尺= 1 cm）；（B）應變振幅掃描測試；（C）交替步進應變掃描測試。

此外，該PEP-PAM水凝膠具有天然的抗氧化活性。水凝膠可作為藥物遞送載體將表皮生長因子（hEGF）遞送到全層皮膚傷口處，在15天內傷口愈合率達到100 ± 7.1%。

圖3. 負載hEGF的PEP-PAM水凝膠的體內研究，用于治療大鼠背部（直徑18.0毫米）的全層皮膚傷口。（A）傷口愈合的定量分析。（B）在3 d，5 d，10 d和15 d傷口愈合的數碼照片。（C）在第15天用0.9% NaCl，hEGF（1.0 mg/mL），水凝膠和負載hEGF的水凝膠處理傷口再生的組織形態學評價。（D）在第15天對0.9% NaCl，hEGF（1.0 mg/mL），水凝膠和hEGF負載的水凝膠的傷口再生進行Masson染色評估。

以上相關成果以題目“Wound Dressing Hydrogel of Enteromorpha prolifera Polysaccharide–Polyacrylamide Composite: A Facile Transformation of Marine Blooming into Biomedical Material”發表在ACS Applied Materials & Interfaces（ACS Applied Materials & Interfaces，2021）上。論文的第一作者為中國海洋大學海洋生命學院博士生姜菲，共同第一作者為中國海洋大學海洋生命學院池哲副教授，通訊作者為劉晨光教授。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1021/acsami.0c21543

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