Science子刊：涂点粉，加点水，2秒就让伤口愈合、止血？

由于界面水的干扰和黏附组织间有限的相互作用，实现生物粘合剂，在湿组织上的强粘附，仍然是一个挑战和迫切的临床需求。

在此，来自中国香港中文大学的Philip Wai YanChiu&边黎明等研究者，报告了一种自凝胶和粘接聚乙烯亚胺和聚丙烯酸(PEI/PAA)粉末，由于聚合物之间的强物理相互作用，该粉末可以在2秒内吸收界面水，在原位形成物理交联水凝胶。相关论文以题为“Ultrafast self-gelling powder mediates robust wet adhesion to promote healing of gastrointestinal perforations”发表在Science Advances上。抖音搜索：材料科学网，查看更多精彩视频。

论文链接：

https://advances.sciencemag.org/content/7/23/eabe8739

粘接性水凝胶，具有黏附性强、生物相容性好、渗透性好、可变形性强、机械性能可调等优点，广泛应用于创面敷料、止血剂、可穿戴设备、给药系统、组织工程等领域。目前，有两种主要的水凝胶设计策略，可实现湿组织的粘附：将预制的粘接水凝胶粘附在湿组织上，以及由前驱体溶液原位在湿组织上形成粘接水凝胶。对于第一种策略，水凝胶网络中含有粘附官能团的聚合物，需要通过组织界面水扩散与组织结合。然而，大多数粘接剂水凝胶是通过化学交联来稳定的，这限制了聚合物的扩散，从而导致组织-水凝胶的接触和结合较弱。对于第二种策略，前驱体溶液中含有黏附官能团的单体或大分子，在快速聚合时也需要通过界面水扩散与组织结合。然而，较短的凝胶化时间和化学交联的水凝胶网络，阻碍了水凝胶和组织之间的有效接触和结合。因此，组织界面水和水凝胶网络中聚合物动力学的缺乏，是水凝胶与湿组织实现强大粘附的关键障碍。

最近的研究，人们开发了一种可以吸收或去除界面水，与组织形成紧密接触的粘合材料。贻贝和沙堡蠕虫等海洋生物分泌的生物粘合剂表明，复杂的凝聚物可以在潮湿的基质上形成强烈的粘附，因为它们具有类流体和水不混溶的特性。众多研究表明，去除湿组织的界面水是实现湿附着的有效途径。另一方面，Yang等人开发了一种拓扑粘附策略，通过使用拼接聚合物溶液来促进界面粘附。将拼接聚合物溶液在两种软材料之间铺展后，聚合物分子可以扩散到两种材料的聚合物网络中，形成新的网络，导致两种软材料之间的粘附性较强。

在本研究中，研究者报道了一种聚亚胺/聚丙烯酸(PEI/PAA)粉末，它可以在2秒内，通过吸收界面水在湿组织上原位形成物理交联水凝胶。此外，物理交联聚合物可以扩散到底物聚合网络中，增强在各种组织上的湿粘附，如鸡皮、猪心脏、猪胃和肠黏膜。实验结果表明，PEI/PAA粉剂能有效封闭体外损伤的猪胃和肠组织，促进大鼠胃穿孔愈合。PEI/PAA胶粘剂粉末，具有成本低、适应不规则形状靶点的能力强、易于通过辅助设备传递、粘附性强、细胞相容性好等优点，是一种很有前途的生物胶粘剂，可广泛应用于医疗领域。

图1 PEI/PAA水凝胶的制备及性能研究。

图2 PEI/PAA粉末的湿附着力。

图3 PEI/PAA粉末在各种湿基板/组织上的附着力。

图4 PEI/PAA粉末的缠绕密封和装置锚固性能。

图5 PEI/PAA粉增强胃穿孔的封闭和愈合。

综上所述，研究者制备了自胶黏的PEI/PAA粉末。由于聚合物之间的强物理相互作用和自由聚合物扩散，PEI/PAA粉末可以直接吸水而不需要额外的交联剂形成物理交联水凝胶。表面沉积的PEI/PAA粉末，可以吸收界面水，与各种湿基材形成紧密的接触。此外，物理交联聚合物，可以扩散到湿基板的聚合物网络中，进一步促进湿粘附。因此，将PEI/PAA粉涂抹在各种组织上，如鸡皮、猪心脏、猪胃、肠黏膜等，在较长时间内，这些湿组织粘附较强。此外，该胶粘剂PEI/PAA粉能有效封闭和促进体内损伤组织愈合，便于医疗器械的附着。由于PEI/PAA粉末粘连性强且易于制备，因此这些粉末在伤口愈合、止血剂、可穿戴设备和药物传递等方面，具有理想的应用前景。（文：水生）