【摘要】

近年來，生物粘附水凝膠由于其出色的性能而受到研究人員的廣泛研究。 通過設計生物粘附水凝膠的特性，它們可以合理地應用于生物醫學。因此，這種實用性促使了許多具有優異性能的生物粘附水凝膠的誕生。 最近 ， 魯東大學 初曉曉博士 / 徐文龍博士 / 孫昌梅教授 團隊綜述 了 通過研究生物粘附水凝膠領域的進展，總結了水凝膠在生物粘附方面的特性，包括粘附性、生物相容性、降解性和抗菌性能。

此外， 團隊 還總結了生物粘附水凝膠在傷口敷料、組織修復、細胞粘附和可穿戴傳感器中的應用。最后， 團隊 對生物粘附水凝膠的研究進行了總結和展望，希望為生物粘附水凝膠領域的研究進展提供有價值的參考。 相關論文以題為 A review of the properties and applications of bioadhesive hydrogels 發表在《P olymer Chemistry 》上。

主圖

生物粘附水凝膠的特性

圖 1 水凝膠通過弱相互作用生物粘附的機理圖。 (A)水凝膠通過氫鍵和疏水相互作用形成粘附；(B)水凝膠通過兒茶酚/氨基與組織之間的多重弱相互作用形成粘附；(C)–N ⁺ (R) ₃ 和 –SO ₃ ^- 在水凝膠網絡上的示意圖。

圖 2 水凝膠通過共價鍵生物粘附的機理圖。 (A) 生物粘附潛在機制的示意圖。(B)液體繃帶示意圖：NB-CMC/CMC 光敏水凝膠作為急救組織粘合劑。(C)受貽貝啟發的 PLGA/ALG-CHO-鄰苯二酚粘合劑可注射水凝膠的示意圖。

圖 3 提高生物相容性的一些方法示例。 (A) O-HES 和 M-CMCS 的原位交聯；(B) 靜電紡絲技術制備生物相容性雜化水凝膠纖維；(C) APPJ 技術激活聚合物表面；(D) 仿貽貝粘附。

圖 4 (A)殼聚糖、(B)透明質酸和(C)酯鍵修飾PEG的化學結構；(D) 將基于 PEG 的可降解粘合劑應用于組織的示意圖。

圖 5 （A）含Tb ³⁺ 抗菌水凝膠的制備及其在慢性感染傷口治療中的應用示意圖。(B)每次使用 QCS 粘性水凝膠處理后15天內傷口床閉合的痕跡。(C)含單寧水凝膠作用于傷口閉合和愈合的示意圖。

圖 6 (A)水凝膠可以顯著減少傷口失血。 (B)水凝膠可以在傷口愈合的各個階段發揮積極作用。(C)水凝膠可以抑制大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的增殖。(D)當水凝膠應用于肘部時，實驗者可以在沒有任何阻力的情況下自由彎曲肘部。

圖 7 （A）NoBS示意圖。(B) PDA-CS-PAM 示意圖。(C) 將含羧基自粘水凝膠的一側浸入聚陽離子溶液中并與梯度聚電解質絡合形成的Janus水凝膠示意圖。

圖 8 （A）光觸發電荷變化結合靜電吸附，最終通過蛋白質引導實現受控的細胞粘附。(B)復合材料和納米工程生物材料在自然和無因子環境中誘導干細胞骨再生的能力示意圖。(C)用茅膏菜衍生和茅膏菜啟發的粘性水凝膠治療的傷口比未治療組具有更高的康復率。

圖 9 提高可穿戴水凝膠傳感器性能的方法。

總結

生物粘附無疑在生物醫學領域發揮著重要作用。近 年來，水凝膠因其優異的粘附性、生物相容性、降解性和抗菌性等特性，在生物粘附方面得到了迅速發展 。水凝膠可調節的粘附強度使其可以根據需要作用于身體的多個部位，而水凝膠的生物相容性可以防止其對身體產生不良影響，有望推動水凝膠在生物醫學領域的進一步發展。 可降解水凝膠可根據需要從傷口中去除，降解過程簡單，為傷口后處理提供了新思路 。水凝膠的抗菌特性可以保護傷口免受細菌感染，為解決細菌耐藥問題提供了良好的渠道。因此，生物粘附水凝膠在生物醫學領域具有廣闊的應用前景。當水凝膠用作傷口敷料時，其適當的機械強度可以應用于身體的可拉伸部位，并可以加速傷口止血，促進傷口愈合。在組織修復領域，水凝膠憑借其優異的粘附性可以有效閉合傷口，從而促進組織再生。 在細胞粘附方面，水凝膠可以調節細胞的粘附強度，促進特定細胞的形成，用于細胞治療 。作為一種可穿戴傳感器，水凝膠可以有效地傳輸和檢測人體產生的生理信號。該文總結了水凝膠的特性及其在生物粘附領域的應用，可為水凝膠的設計提供啟示，支持水凝膠在生物粘附領域的發展。

參考文獻 ：

doi.org/10.1039/D1PY00282A

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