介紹

具有優異機械強度和可控組分調節特性的雙網絡（ DN）水凝膠在生物醫學領域具有廣泛的應用范圍。然而，DN 水凝膠的組織粘附、皮膚親和力、自愈和抗菌性能不足以作為皮膚貼劑應用。

最近 ， 南京理工大學 馮章啟 副教授 團隊 制備了多巴胺/氧化鋅 (DOPA/ZnO) 摻雜的聚（N-羥乙基丙烯酰胺）（p（HEAA））/瓊脂 DN 水凝膠，并將它們組合以獲得具有保濕性能的雙層水凝膠（兩層凝膠） 。 在摻入 0.86 wt% 的多巴胺 (DOPA) 后，所得的 DOPA/p(HEAA))/瓊脂 DN 水凝膠（DOPA@DNG）表現出高拉伸應變（高達 1600%）、優異的自我修復能力和組織粘附性。通過摻入2w/vZnO 納米粒子 (ZnO NPs) 獲得的 ZnO/p(HEAA))/瓊脂 DN 水凝膠 (ZnO NG) 具有高拉伸強度 (1.2 MPa)、良好的抗菌能力和低電荷轉移阻力。

此外，采用結構緊密的ZnO NG作為兩層凝膠的保護層，可以有效減緩水分的過度蒸發，保護DOPA@DNG作為皮膚貼劑的穩定性。 證據表明，兩層水凝膠具有保水性。將水凝膠在空氣中放置 3 天后，保水率仍保持在 50% 以上。這些特性意味著基于 DOPA/ZnO 摻雜的 DN 水凝膠的兩層凝膠可用作透皮貼劑，用于藥物輸送、可穿戴設備和電子皮膚等眾多應用。

主圖

圖 1 （a）合成機理，（b）DOPA@DNG的合成路線。

圖 2 (a) DOPA@DNG 的外觀，(b) 不同 DOPA 含量的 DOPA@DNG 的力學性能，(c) pH 對力學性能的影響，(d) 性能演示，(e) 溫度對 DOPA@DNG 自愈性能的影響。

圖 3 DOPA@DNG 的自粘特性。 (a) 拉伸附著力測試示意圖。(b) DOPA@DNG 與玻璃的剝離強度。(c) DOPA@DNG 對皮膚的粘附。(d) DOPA@DNG 的重力粘附。(e) DOPA@DNG 對手指皮膚的適應性。

圖 4 （a）拉伸應力-應變曲線，（b）自恢復特性，（c）EIS曲線，（d）不同濃度ZnO NG的電阻率圖。

圖 5 (a) 兩層凝膠的制備過程，以及 DOPA@DNG 和 ZnO NG 連接處的光學顯微鏡圖像（插圖）。(b) 初始凝膠、DOPA@DNG 和兩層凝膠的溶脹試驗。(c) 初始凝膠、DOPA@DNG 和兩層凝膠在 28°C 和 56% RH 下儲存 0 天和 3 天的保水性。

圖 6 (a) 拉伸應力-應變曲線。(b) 初始凝膠、DOPA@DNG 和兩層凝膠的自愈特性。(c) 水凝膠（初始凝膠、DOPA@DNG、兩層凝膠）在各種表面上的粘合強度。(d) 水凝膠緊密粘附在各種基材表面之間，包括磁鐵、玻璃、皮膚、葉子、圓柱形玻璃、磨砂塑料、聚四氟乙烯和塑料。(e) 兩層凝膠的電導率。

圖 7 防污機理和自潔性能測試。

圖 8 初始凝膠（A）、ZnO NG（B）、DOPA@DNG（C）和兩層凝膠（D）的抗菌性能：（a）抑菌圈；(b) OD 值。

總結

該團隊構建了一種具有良好抗菌性能、持續粘附性和超高皮膚環境適應性的功能性組織貼片的兩層凝膠。二層凝膠由于以 DOPA為基礎的兒茶酚基具有良好的自修復和自粘作用，具有較高的親膚性和抗損傷性，解決了傳統水凝膠貼片的粘連問題。ZnO NPs的引入提高了水凝膠的導電性和抗菌性能，降低了患者感染的可能性。 重要的是，雙層水凝膠結構的存在有效地減緩了粘合劑層水凝膠的失水，并賦予了貼片長期保濕的特性 。結合了 DOPA 的自粘性、ZnO NPs 的抗菌性能和雙層結構的保濕性能的兩層凝膠被認為非常有希望用于組織工程和微 電子等不同臨床應用的透皮貼劑。

參考文獻 ：

doi.org/10.1039/D1TB00822F

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