四川大學趙長生教授、趙偉鋒教授團隊AHM：具有可變粘附性和光熱殺菌能力的不對稱水凝膠用作多功能傷口敷料
在處理皮膚屏障等軟組織受損時，傷口敷料起到重要作用。然而傳統的敷料只具有單一功能，甚至可能會在更換過程中引發二次傷害并導致炎癥。因此，多功能水凝膠作為傷口敷料用于軟組織修復目前受到廣泛關注。在實際應用中，一個理想的傷口敷料除了能夠保持傷口濕潤潔凈以外，還應使傷口部位免受細菌侵害，同時在更換敷料時能夠減弱粘附力以達到輕松揭除的效果。然而，開發一種具有可調節粘附的非抗生素依賴性抗菌水凝膠以實現按需去除仍然是一個挑戰。在此，研究人員設計了一種具有近紅外觸發粘附性變化和光熱殺菌的不對稱水凝膠，由N-異丙基丙烯酰胺和丙烯酸交聯聚合制備，摻雜比例不一的導電PPy-PDA 納米粒子并在沉降過程中形成梯度分布。所形成的溫敏水凝膠不僅具有組織粘合性，而且由于PPy-PDA NPs的光熱轉換能力，能夠實現NIR引發的光熱殺菌以及可變粘合性，從而實現敷料的按需去除。相關論文近日被《Advanced Healthcare Materials》（影響因子為7.367）接收。四川大學趙偉鋒教授為本文通訊作者，碩士研究生馮蘭為本文第一作者。
首先通過SEM、DLS、UV-vis光譜等多種方式對PPy-PDA納米粒子和P(NIPAm-AA)水凝膠的形貌、基本性能等進行了表征，證明了納米粒子具有NIR響應性以及其在凝膠基體中具有的梯度分布。
對納米粒子分布不同的三種凝膠的光熱性能和機械性能分別進行表征，結果顯示具有梯度分布的PNA-G凝膠具有最佳的光熱轉換能力以及力學性能。
用PNA-G凝膠進行的粘附能力測試顯示，凝膠在多種基材上都具有較好的粘附性。選擇其中兩種基材進行進一步的粘附性變化實驗，由NIR光照射粘附位置不同時間后，觀察到最大剪切強度有明顯下降，表明粘附能力的減弱。而凝膠在NIR照射下發生的變化及機理由水接觸角實驗進一步研究。
體外和體外抗菌實驗證實，PNA-G凝膠對革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌都具有良好的殺滅能力，可在應用時對傷口部位起到保護作用免受細菌感染，減輕傷口的炎癥反應以發揮促進愈合的效果。
體內實驗結果證明PNA-G凝膠對小鼠全層皮膚傷口具有良好的治療效果，優于目前的商用敷料。免疫組化結果表明凝膠在傷口愈合過程中有促進血管生成和抑制炎癥因子表達的效果，同時能夠促進成纖維細胞的生長并加速表皮生長，從而起到促進傷口愈合的作用。
綜上，作者設計了一種基于溫敏性材料和光熱響應性納米粒子的多功能水凝膠。凝膠在NIR照射下升溫導致的相變能夠降低組織粘附力并發生自變形。通過系統的體外/體內抗菌實驗表明，該水凝膠對革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌均表現出優異的抗菌能力。全層皮膚傷口模型的體內實驗表明，水凝膠具有良好的促進傷口愈合的治療效果。總體而言，這種具有可調粘附性、自變形性、導電性和光熱抗菌活性的不對稱水凝膠可能在實現皮膚組織粘附、按需輕松去除和加速傷口愈合等功能上具有應用前景。
全文鏈接：
https://doi.org/10.1002/adhm.202100784
來源：CS課題組
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