水凝膠粘合劑在止血、傷口愈合、組織修復等生物醫學領域有廣泛的應用。水凝膠粘合劑和組織之間的有效粘附對傷口封閉及其愈合過程有重要影響，然而傷口表面血液或組織液的存在會降低有效粘附面積，同時也會在傷口表面形成水化層阻礙粘附界面的形成從而導致粘附力下降甚至脫落。目前商用的氰基丙烯酸酯基粘合劑雖然可以在水存在的情況下發生聚合反應并形成粘附，但是其聚合過程會放熱，同時它們固化后會變硬，限制了其應用范圍?；阽牾啺?NHS)封端的多臂聚乙二醇預聚物和三賴氨酸胺體系的ReSure®粘合劑可以在30秒內粘附于組織表面，但是ReSure®粘合劑多用于密封沒有主動滲漏的傷口，而且它的粘附時間不夠理想。高強柔韌穩定的濕面粘合劑將會在生物醫學等領域有重要應用。

高強柔韌穩定的濕面水凝膠粘合劑需要具備堅韌的本體強度和牢固的界面粘附力。近日，浙江大學王立教授和俞豪杰副教授團隊通過將絲素蛋白添加到聚丙烯酸網絡中制得了具有優異本體強度和界面粘附力的水凝膠粘合劑（圖1）。絲素蛋白在酸性條件下會發生一定程度的β折疊而在網絡中提供額外的物理交聯點，從而增強水凝膠的本體強度；同時絲素蛋白中含有大量的官能團，可以通過氫鍵作用、靜電力以及鏈纏結等方式增強界面粘附力。絲素蛋白基水凝膠本體的高強度可以避免粘合劑在外力條件下發生破裂；同時水凝膠與基底之間強的相互作用可以保證水凝膠粘附的穩定性。所得絲素蛋白基水凝膠PSA-2的最大粘附強度可達1440 J m-2（圖2）。

圖1 PSA的制備及粘附機理示意圖。

圖2 （a）力學性能、（b）PSA可以彎曲及（c）折成復雜形狀、（d）粘附性能、（e）不同粘附時間的粘附強度、（f）對于不同組織的粘附強度、（g）拉伸過程中的應變變化、（h）1.5 cm寬的PSA可以承受1 kg砝碼的剝離。

動物實驗表明，PSA-2可以穩定地粘附在大鼠皮膚上并對大鼠全層皮膚傷口的促愈合效果明顯。相對于縫合及空白組，PSA-2處理的大鼠傷口在第六天基本痊愈（圖3）。同時在大鼠的肝出血和腹主動脈出血模型中，PSA-2也表現出很好的濕表面粘附性能和止血效果（圖4）。

圖3 （a）和（b）PSA可以快速粘附于大鼠傷口表面，在（c）第一天、（d）第三天（e）第六天、（f）第十天的皮膚愈合圖片、（g）和（f）分別是實驗組和對照組放大圖。

圖4 PSA-2在（a）大鼠肝出血以及（b）腹主動脈出血的止血應用

進一步研究了PSA-2在大鼠胃穿孔治療方面的應用，發現其可以快速粘附于含胃酸的傷口濕表面，一周后胃部傷口愈合，恢復良好（圖5 a-c）。在對兔子創傷性氣胸的治療過程中（圖5 d-i），PSA-2可以實現快速止血和粘附，并形成穩定的粘附界面，半個月后兔子肺部恢復良好，未見與正常組織明顯差異。這些結果表明，絲素蛋白的引入可以有效增強水凝膠的本體強度和界面粘附性能，在止血、傷口愈合、組織修復等方面有很好的應用前景。

圖5 PSA-2在大鼠胃穿孔（a-c）及兔子創傷性氣胸（d-i）治療方面的應用。

以上成果近期發表在Advanced Healthcare Materials上，論文題為“Instant and tough adhesives for rapid gastric perforation and traumatic pneumothorax sealing”。浙江大學化學工程與生物工程學院2019級博士研究生劉小偉和浙江大學醫學院附屬第一醫院楊英博士為共同第一作者，浙江大學化學工程與生物工程學院俞豪杰副教授為通訊作者。