最近，江南大學紡織科學與工程學院非織造課題組通在海洋貽貝超強粘附性的啟發下，通過將季銨鹽殼聚糖（QSC）、多巴胺（DA）、槲皮素（QT）等成分有機的結合在一起，構建了一種兼具粘附性、自愈合、抗菌、抗氧化等多種優異功能的復合水凝膠敷料。系統的研究了多功能水凝膠的微觀形態結構、力學性能、溶脹性能、粘附性能等，揭示了多巴胺濃度和槲皮素濃度與水凝膠的自愈合性能、抗氧化、抗菌性能和溶血性能之間的構效關系。
▲多功能水凝膠的制備原理圖：（a）QCS的合成，（b）丙烯酰胺（AM）的聚合，（c）多功能水凝膠的網絡結構
首先先將殼聚糖（CS）接枝改性為季銨鹽殼聚糖（QCS）（圖a）。丙烯酰胺（AM）在交聯劑BIS和引發劑APS的作用下發生聚合，形成聚丙烯酰胺（PAM）交聯網絡（圖b）。然后，將QCS溶液與DA溶液完全混合，加入QT作為抗氧化劑和抗菌劑與PAM形成相互穿插的交聯網絡（圖c），QCS分子鏈散布在聚丙烯酰胺網絡中，DA和QT表面豐富的酚羥基賦予水凝膠多種功能，最終制備成粘附性多功能抗菌水凝膠敷料。在多功能水凝膠中存在多種類型的交聯點：(i)單體AM和交聯劑BIS之間發生自由基聚合形成的交聯點；(ii)QCS鏈段和QT、PDA分子之間的相互作用力；（iii）-OH基團與其他組分之間形成的氫鍵；以及（iv）PDA分子之間的π-π堆積。這些相互作用力共同為多功能水凝膠堅固結構的構筑提供了動力。
超強的粘附性
通過引入聚多巴胺，賦予了材料超強的粘附性，可以在將多種物質粘附在水凝膠的表面。
▲“萬物可粘”，可以粘附住橡膠、塑料、木材、PTFE、玻璃、陶瓷、金屬和骨骼等材料。
這種水凝膠在皮膚表面粘附的同時也可以非常方便的去除。
▲肌膚表面強粘附而易去除
該水凝膠敷料還有非常強的變形能力，能夠隨著手指或機體的變形而發生形變。在擠壓之后也能恢復到初始狀態。
▲超強的粘附變形能力
高速剪切下的自修復能力
這種水凝膠材料在高速剪切作用下會被液化，而剪切應變降低時又會恢復到固體狀態。因而在應對快速的切割作用時能夠保證結構的完整。
▲高速剪切作用下的自修復功能
水凝膠中添加的槲皮素組分還賦予了材料抗菌、抗氧化和優異的凝血效果，在創口敷料領域表現出極佳的適用性。
▲水凝膠敷料的（a）凝血性能，（b）抗菌性能，（c）抗氧化性能
該研究的最大意義在于，通過構建雙網絡互穿結構并結合槲皮素和聚多巴胺的特性，賦予了水凝膠材料自粘附、自修復以及抗菌、凝血抗氧化等特性，并且其價格低廉，容易量產，對于新型醫用敷料的開發有著重要的啟示作用。
參考文獻：
Wang L., Zhao Z., Dong J., Li D.*, Dong W., Li H., Zhou Y., Liu Q. and Deng B.*. Mussel-Inspired Multifunctional Hydrogels with Adhesive, Self-Healing, Antioxidative, and Antibacterial Activity for Wound Healing. ACS Applied Materials & Interfaces, 2023.
原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.3c01065
