【摘要】

近年来，生物粘附水凝胶由于其出色的性能而受到研究人员的广泛研究。 通过设计生物粘附水凝胶的特性，它们可以合理地应用于生物医学。因此，这种实用性促使了许多具有优异性能的生物粘附水凝胶的诞生。最近，鲁东大学初晓晓博士/徐文龙博士/孙昌梅教授团队综述了通过研究生物粘附水凝胶领域的进展，总结了水凝胶在生物粘附方面的特性，包括粘附性、生物相容性、降解性和抗菌性能。

此外，团队还总结了生物粘附水凝胶在伤口敷料、组织修复、细胞粘附和可穿戴传感器中的应用。最后，团队对生物粘附水凝胶的研究进行了总结和展望，希望为生物粘附水凝胶领域的研究进展提供有价值的参考。相关论文以题为A review of the properties and applications of bioadhesive hydrogels发表在《Polymer Chemistry》上。

主图

生物粘附水凝胶的特性

图1 水凝胶通过弱相互作用生物粘附的机理图。(A)水凝胶通过氢键和疏水相互作用形成粘附；(B)水凝胶通过儿茶酚/氨基与组织之间的多重弱相互作用形成粘附；(C)–N+(R)3 和 –SO3- 在水凝胶网络上的示意图。

图2 水凝胶通过共价键生物粘附的机理图。(A) 生物粘附潜在机制的示意图。(B)液体绷带示意图：NB-CMC/CMC 光敏水凝胶作为急救组织粘合剂。(C)受贻贝启发的 PLGA/ALG-CHO-邻苯二酚粘合剂可注射水凝胶的示意图。

图 3 提高生物相容性的一些方法示例。(A) O-HES 和 M-CMCS 的原位交联；(B) 静电纺丝技术制备生物相容性杂化水凝胶纤维；(C) APPJ 技术激活聚合物表面；(D) 仿贻贝粘附。

图4 (A)壳聚糖、(B)透明质酸和(C)酯键修饰PEG的化学结构；(D) 将基于 PEG 的可降解粘合剂应用于组织的示意图。

图5（A）含Tb3+抗菌水凝胶的制备及其在慢性感染伤口治疗中的应用示意图。(B)每次使用 QCS 粘性水凝胶处理后15天内伤口床闭合的痕迹。(C)含单宁水凝胶作用于伤口闭合和愈合的示意图。

图 6 (A)水凝胶可以显着减少伤口失血。(B)水凝胶可以在伤口愈合的各个阶段发挥积极作用。(C)水凝胶可以抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的增殖。(D)当水凝胶应用于肘部时，实验者可以在没有任何阻力的情况下自由弯曲肘部。

图7（A）NoBS示意图。(B) PDA-CS-PAM 示意图。(C) 将含羧基自粘水凝胶的一侧浸入聚阳离子溶液中并与梯度聚电解质络合形成的Janus水凝胶示意图。

图8（A）光触发电荷变化结合静电吸附，最终通过蛋白质引导实现受控的细胞粘附。(B)复合材料和纳米工程生物材料在自然和无因子环境中诱导干细胞骨再生的能力示意图。(C)用茅膏菜衍生和茅膏菜启发的粘性水凝胶治疗的伤口比未治疗组具有更高的康复率。

图 9 提高可穿戴水凝胶传感器性能的方法。

总结

生物粘附无疑在生物医学领域发挥着重要作用。近年来，水凝胶因其优异的粘附性、生物相容性、降解性和抗菌性等特性，在生物粘附方面得到了迅速发展。水凝胶可调节的粘附强度使其可以根据需要作用于身体的多个部位，而水凝胶的生物相容性可以防止其对身体产生不良影响，有望推动水凝胶在生物医学领域的进一步发展。可降解水凝胶可根据需要从伤口中去除，降解过程简单，为伤口后处理提供了新思路。水凝胶的抗菌特性可以保护伤口免受细菌感染，为解决细菌耐药问题提供了良好的渠道。因此，生物粘附水凝胶在生物医学领域具有广阔的应用前景。当水凝胶用作伤口敷料时，其适当的机械强度可以应用于身体的可拉伸部位，并可以加速伤口止血，促进伤口愈合。在组织修复领域，水凝胶凭借其优异的粘附性可以有效闭合伤口，从而促进组织再生。在细胞粘附方面，水凝胶可以调节细胞的粘附强度，促进特定细胞的形成，用于细胞治疗。作为一种可穿戴传感器，水凝胶可以有效地传输和检测人体产生的生理信号。该文总结了水凝胶的特性及其在生物粘附领域的应用，可为水凝胶的设计提供启示，支持水凝胶在生物粘附领域的发展。

参考文献：

doi.org/10.1039/D1PY00282A

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