??水凝膠敷料能夠?yàn)閭谔峁駶櫟奈h(huán)境，從而促進(jìn)組織再生修復(fù)。但是，臨床使用的敷料在更換過程中可能會在此破壞新生組織，從而進(jìn)一步減緩修復(fù)過程，同時(shí)，敷料更換過程中可能帶來的疼痛感也會進(jìn)一步影響病人的情緒，降低生活質(zhì)量。因此，構(gòu)建一種可以實(shí)現(xiàn)無痛無損更換的傷口敷料具有十分重要的意義。基于超分子作用，研究人員制備了相應(yīng)的傷口敷料，但是上述敷料在更換過程中需要使用小分子，擴(kuò)散的小分子可能會對傷口愈合產(chǎn)生副作用。

最近，天津大學(xué)的劉文廣教授，王瑋教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種基于超分子和金屬離子配位的新型水凝膠敷料，通過將多巴胺（DOPA）、聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA-700）和季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）共混反應(yīng)，通過邁克爾加成反應(yīng)得到超分子聚合物HB-PBAE，再將HB-PBAE、聚乙烯咪唑（PVI）和明膠溶液混合，在外加Fe3+的作用下形成半互穿水凝膠網(wǎng)絡(luò)（HB-PBAE/Geln/PVI）。DOPA作為一種理想的粘附物質(zhì)，能夠?yàn)榉罅咸峁﹥?yōu)異的傷口粘附性能，F(xiàn)e3+可與DOPA形成配位鍵，從而穩(wěn)定水凝膠。當(dāng)需要更換敷料時(shí)，只需要在敷料上噴涂Zn2+水溶液，水凝膠的粘附能力顯著性下降，同時(shí)由于PVI和Zn2+形成穩(wěn)定的配位鍵，進(jìn)一步增強(qiáng)水凝膠的強(qiáng)度，從而能夠?qū)崿F(xiàn)敷料的輕松無損更換，基本不會在傷口處有明顯敷料殘留。

圖1 實(shí)驗(yàn)示意圖

作者首先驗(yàn)證了HB-PBAE/Geln/PVI水凝膠的可注射性及力學(xué)性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種水凝膠具體很好的可注射性能，因此可以適用于各種無規(guī)則的傷口，水凝膠的力學(xué)性能結(jié)果表明這種水凝膠十分穩(wěn)定，在浸泡Zn2+溶液后力學(xué)性能得到極大的增強(qiáng)。且浸泡不同種類的二價(jià)陽離子的效用不一。

圖2 水凝膠的力學(xué)性能表征

隨后，作者進(jìn)一步驗(yàn)證了HB-PBAE/Geln/PVI水凝膠的粘附性能，結(jié)果表明，這種水凝膠可以很好地實(shí)現(xiàn)豬皮組織和玻璃片的粘接，具有極強(qiáng)的粘接強(qiáng)度，同時(shí)，對陶瓷和金屬也有很好的粘附性能。在噴涂不同的二價(jià)陽離子溶液后，水凝膠的粘附性能均有所下降，其中Zn2+組別最為明顯，豬皮組織剝離實(shí)驗(yàn)表明，噴涂Zn2+后可以實(shí)現(xiàn)敷料的無損更換，在傷口組織處無明顯的敷料殘留。

圖3 水凝膠的粘接強(qiáng)度測試

為了揭示水凝膠粘接強(qiáng)度的變化機(jī)理，作者通過XPS、FTIR表征驗(yàn)證了Zn2+和PVI的配位絡(luò)合作用，SEM結(jié)果表明外加Zn2+后水凝膠的交聯(lián)程度顯著增加，同時(shí)水凝膠的接觸角也發(fā)生了顯著性下降，由疏水性變?yōu)橛H水性表面。前期研究結(jié)果表明，兒茶酚類材料粘附在物體表面主要有兩大因素：疏水性表面和水分排除能力。基于此，作者提出假設(shè)，水凝膠敷料與組織發(fā)生粘附后，界面處的水分被排除，疏水性表面有利于水凝膠的粘附，當(dāng)外加Zn2+后，水分子逐漸進(jìn)入水凝膠內(nèi)部，并在組織和水凝膠之間形成一層水化層，DOPA分子和界面的配位鍵被破壞，從而降低其粘接強(qiáng)度，最終實(shí)現(xiàn)敷料的無損更換。

圖4 水凝膠粘接強(qiáng)度變化的機(jī)理

最后，作者通過動物實(shí)驗(yàn)證明，這種水凝膠敷料能夠有效加速傷口愈合，提高傷口愈合速度。

圖5 動物實(shí)驗(yàn)結(jié)果

結(jié)論：本文基于超分子和金屬離子的配位作用制備了一種可以實(shí)現(xiàn)無損快速更換的水凝膠敷料，這種水凝膠敷料具有較強(qiáng)力學(xué)性能和粘接強(qiáng)度，動物實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)，這種水凝膠敷料能夠?qū)崿F(xiàn)快速無損更換，對傷口愈合有促進(jìn)作用。

相關(guān)工作以“Wound Dressing Change Facilitated by Spraying Zinc Ions”為題發(fā)表在國際著名期刊《Materials Horizons》上。