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  水凝膠是一類含水量高，生物相容性良好以及有與人體大分子成分相似的結構的三維網狀結構，可降低疤痕形成的風險并促進上皮形成和細胞遷移。滸苔（Enteromorpha prolifera）是一種石莼屬海洋綠藻，滸苔多糖（PEP）是滸苔（E. prolifera）的主要活性成分，是一種硫酸化雜多糖。由于硫酸根的存在，PEP具有抗氧化等多種生物活性；PEP富含硫酸根和糖醛酸，其結構與哺乳動物組織中的糖胺聚糖多糖（例如硫酸皮膚素和硫酸軟骨素）相似；PEP來源廣泛，簡單，穩定，便宜，無毒，安全，親水，具有生物相容性和可生物降解性。然而，由于PEP聚合物鏈規則序列有序結構的不足難以提供足夠的“連接區”，使得PEP水凝膠機械性能和穩定性較差。因此，制備強度大、韌性好、可拉伸、可任意形變且穩定的PEP基水凝膠具有極大的挑戰性。

  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