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  皮膚起著感知外界刺激、調節(jié)體溫、保護身體免受外傷的重要作用，但皮膚也是最容易受損的組織之一。傳統(tǒng)的傷口閉合策略通常是具有侵入性的，易導致創(chuàng)傷、組織整合不良和內容物滲漏等問題。因此，開發(fā)生物活性無縫線水凝膠敷料非常重要。但是，開發(fā)具有濕組織粘附性和快速凝膠過程的可注射、抗溶脹和高強度生物活性水凝膠，以滿足快速止血、無縫線傷口閉合和感染皮膚傷口無疤痕修復的要求，仍然面臨著持續(xù)的挑戰(zhàn)。

  近期，西安交通大學前沿科學技術研究院郭保林教授和材料學院憨勇教授團隊成功制備了一種基于聚（檸檬酸-co-聚乙二醇）-g-多巴胺（PCPD）和負載黃芪甲苷(AS)的氨基封端的Pluronic F127（APF）膠束（AS@APF）的可注射、抗菌和抗氧化水凝膠粘合劑。H₂O₂/辣根過氧化物酶(HRP)催化氧化體系被用于催化兒茶酚基團之間的氧化偶聯(lián)以及兒茶酚基團和氨基之間的化學交聯(lián)以實現水凝膠網絡的快速交聯(lián)。該水凝膠表現出快速的成膠過程、高機械強度、抗溶脹性能、良好的抗氧化性能、H₂O₂釋放行為和可降解性。此外，該水凝膠還具有良好的濕組織粘附性、高爆破壓、優(yōu)異的抗菌活性、AS的長期緩釋性等。該水凝膠對小鼠肝臟、大鼠肝臟和兔股靜脈出血模型均具有良好的止血效果，并且比生物醫(yī)用膠和手術縫線實現更好的皮膚切口閉合和愈合。此外，水凝膠敷料通過調節(jié)炎癥、調節(jié)膠原蛋白I/III的比例、改善血管化和肉芽組織的形成，顯著促進了MRSA感染的全皮層皮膚缺損傷口的無疤痕修復。總之，該多功能水凝膠敷料具有組織工程和再生醫(yī)學應用潛力，有望在促進慢性感染傷口修復研究方面提供指導策略。

  在這項研究中，作者首先在無催化劑的情況下，通過檸檬酸、聚乙二醇和多巴胺的熔融縮聚反應合成了PCPD預聚物（圖1a）。由于PCPD的可水解酯鍵、柔性聚合物鏈和豐富的兒茶酚基團，氧化交聯(lián)的PCPD基水凝膠分別具有良好的生物降解性、高強度以及對各種不同基材的高粘合強度。但是氧化交聯(lián)的PCPD水凝膠具有高的溶脹率。為了抑制其高溶脹率，作者通過乙二胺（EDA）對PF127進行氨基化修飾，合成了APF作為水凝膠的另一個關鍵成分（圖1a）。H₂O₂/HRP催化氧化體系具有凝膠時間快且可調、反應過程溫和、分解后的過氧化氫不產生有毒產物等優(yōu)點。因此，使用H₂O₂/HRP催化氧化體系氧化交聯(lián)高分子網絡制備了一系列可注射水凝膠。在HRP存在下，H₂O₂產生氧自由基氧化PCPD鏈上的兒茶酚基團，進一步與其他兒茶酚基團發(fā)生氧化偶聯(lián)或通過席夫堿反應或邁克爾加成反應與APF的氨基交聯(lián)，形成水凝膠。同時，未反應的兒茶酚基團可以在PCPD聚合物鏈之間提供氫鍵。另一方面，APF作為三嵌段兩親性聚合物，可以在水凝膠中自組裝成膠束，通過膠束微動力交聯(lián)的機械耗散機制，降低PCPD的高溶脹性并有效增強水凝膠的機械強度。此外，負載AS的APF膠束可以表現出AS的長期緩釋特性。水凝膠可以抵抗壓縮和扭曲，并且對不同的組織器官具有良好的粘附性。通過調節(jié)水凝膠前體中的H₂O₂含量用于進一步研究（圖1b）。

圖2：水凝膠的化學結構、溶脹率、微觀形貌、降解性能和抗氧化性能表征。

圖3：水凝膠的凝膠速率、流變性能、軸向壓縮強度、粘附性能和爆破壓測試。

圖4：水凝膠的生物相容性、抗菌性、過氧化氫釋放以及藥物釋放性能

圖5：水凝膠的止血性能

  通過小鼠肝臟穿刺出血模型、大鼠肝臟切口出血模型和兔股靜脈出血模型證明了水凝膠具有優(yōu)異的止血性能，這得益于水凝膠高的機械強度、濕組織粘附力、爆破壓和快的凝膠時間。

圖8：不同治療后傷口再生組織中TNF-α、IL-10和VEGF的表達水平。

  綜上所述，該團隊基于負載AS的PCPD和APF膠束成功開發(fā)了一系列可注射、高強度、抗溶脹的生物活性水凝膠粘合劑，具有快速成膠過程，用于快速止血、無縫線皮膚切口傷口閉合和感染皮膚無疤痕修復等應用。使用H₂O₂/HRP催化體系交聯(lián)水凝膠以氧化PCPD/AS@APF混合物，從而在生理條件下誘導PCPD分子間兒茶酚基團的偶聯(lián)以及PCPD與APF膠束之間的化學交聯(lián)（席夫堿和邁克爾加成反應）。APF膠束的引入大大降低了水凝膠的溶脹率，并通過膠束的動態(tài)機械耗散增強了水凝膠的機械強度。殘留的H₂O₂的釋放賦予水凝膠有效的殺菌性能，殘留的兒茶酚基團可以清除傷口部位的ROS，以平衡愈合階段的ROS水平。水凝膠還提供AS的持續(xù)釋放。體內實驗表明，該水凝膠可以通過原位凝膠化快速封閉肝臟和血管出血。此外，水凝膠具有良好的生物降解性和輕微的體內炎癥反應。與生物醫(yī)學膠水和手術縫合線相比，水凝膠實現了更好的皮膚切口傷口愈合。此外，負載AS的水凝膠可以通過調節(jié)炎癥、改善膠原沉積、促進血管化和肉芽組織形成，顯著增強MRSA感染的全層皮膚缺損傷口的無疤痕愈合。因此，這種膠束增強的可注射水凝膠粘合劑可以作為多功能敷料，用于快速止血、無縫線皮膚傷口閉合和耐藥細菌感染傷口的無疤修復。

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.3c08625