具有濕組織粘附性的粘附性水凝膠已被廣泛用於傷口輔料、止血劑、可穿戴電子、藥物投遞系統和組織工程領域，由於其具有附著力強，生物相容性好，滲透性好，變形能力強，力學性能可調等性能。目前主要有兩種水凝膠設計策略來實現在濕組織上的粘附:1.將預制的粘合劑水凝膠粘在濕組織上，2.從前驅體溶液原位在濕組織上形成粘合劑水凝膠。方法1，水凝膠網絡中含有粘附官能團的聚合物需要通過組織界面水擴散與組織結合。然而，大多數粘接劑水凝膠是通過化學交聯來穩定的，這限制瞭聚合物的擴散，從而導致組織-水凝膠的接觸和結合較弱。方法2，前驅體溶液中含有粘附官能團的單體或大分子在進行快速聚合時也需要通過界面水擴散與組織結合。然而，較短的凝膠化時間和化學交聯的水凝膠網絡阻礙瞭水凝膠和組織之間的有效接觸和結合。因此，組織界面水和水凝膠網絡中聚合物動力學的缺乏是水凝膠與濕組織實現強大粘附的關鍵障礙。由於界面水的幹擾和黏附組織間有限的相互作用，實現生物體內對濕潤組織的超強黏附是亟待解決的臨床問題。

近期，來自香港中文大學Liming Bian和Philip Wai Yan Chiu研究團隊合作在Science Advances上發表瞭題為“Ultrafast self-gelling powder mediates robust wetadhesion to promote healing of gastrointestinal perforations”的文章，該研究表明，PEI/PAA粉末遇水形成超強粘附性的水凝膠可促進動物的胃腸穿孔的愈合。

研究人員報道瞭一種具有自凝膠和黏附性能的聚乙烯亞胺和聚丙烯酸（PEI/PAA）粉末，由於聚合物之間強烈的物理相互作用，可以在2秒內吸收界面水原位形成物理交聯水凝膠。此外，物理交聯聚合物可以擴散到基材聚合物網絡，以增強濕附著。盡管豬的胃和腸表面不規則且具有較高的機械挑戰，但PEI/PAA粉末表面沉積可有效封堵損傷豬的胃和腸。研究人員進一步證明PEI/PAA粉是一種有效的密封劑，可以提高大鼠胃穿孔的治療效果。PEI/ PAA粉末具有較強的濕粘附性、優異的細胞相容性、適應復雜位點的適應性以及易於合成的特點，使其成為一種具有廣闊應用前景的生物粘合劑。

通過凍幹和研磨PEI/PAA復合物的方式制備自凝膠可黏附的PEI/PAA粉末。將水或磷酸鹽緩沖鹽水(PBS)添加到沉積成不同形狀的PEI/PAA粉末中，無需任何額外的制備步驟即可快速形成相同形狀的水凝膠。作為比較，在PEI和化學交聯劑的存在下，通過丙烯酸(AA)自由基聚合制備瞭化學交聯的PEI- cPAA水凝膠。然而，化學交聯水凝膠的幹粉在水化後不能形成整體水凝膠。

圖1 PEI/PAA水凝膠制備與性質

(A)PEI/PAA具有物理交聯特性;(B)不具有化學交聯特性;(CD) PEI/PAA能夠2s內快速成膠;(E)流變分析測定PEI/PAA粉末在37℃吸收DMEM後的凝膠時間;(F) PEI、PAA和幹燥的PEI/PAA凝膠的FTIR光譜。(G)存儲模量(G’)和損耗模量(G’’)作為物理交聯PEI/PAA水凝膠和化學交聯水凝膠頻率的函數;(H)聚合物在PEI/PAA水凝膠中擴散的共聚焦顯微鏡圖像以及x-y平面中熒光面積百分比隨時間的變化;(I) 用不同質量比例PEI和PAA的 PEI/ PAA水凝膠/團聚體的儲能模量(G’)和損耗模量(G’’);(J)拉伸強度不變條件下PEI5/ PAA5水凝膠在DMEM浸沒；(K)活/死染色和細胞生存能力的胃上皮細胞與水凝膠與陽性對照培養基共培養24小時。

fc3961f7581a709a96e77a30ce76fcb4圖2 PEI/PAA粉末的濕性黏附

（A-C）PEI/PAA粉末的濕附著力示意圖;(D)三種測試材料的吸水率;(E)三種測試材料粘接PAAm水凝膠的SEM圖像;(F)共聚焦成像的物理交聯聚合物在沉積的PEI/PAA粉末中擴散到PAAm水凝膠底物和相對熒光區域在y-z平面隨時間的變化。

1e376e4e973c2043be471e03b6a07adb圖3 PEI/PAA粉末在不同濕組織上的粘附性

(A)固定在玻璃板上的PEI/PAA粉末在濕雞皮上短時間內的附著力。(B-F) PEI/PAA粉末在PAAm水凝膠、雞皮、豬心、豬胃上的附著力；(G)不同膠粘劑在濕雞皮上的粘合力。(H) PEI/PAA粉在不同組織的粘結力。(I) 在皮膚上不同溫度的粘結力。(J)不同比例PEIx / PAAy粉的皮膚粘結力。

ac9f59cc6a638e0d483f2dbcdc5f81b1圖4 PEI/PAA粉末的傷口封堵和錨定能力

（A-B）PEI/PAA粉末能夠有效封堵豬胃、豬小腸的傷口；(C-D)對比纖維蛋白膠，PEI/PAA具有較好的抗破裂能力；（E-F）損傷的豬小腸位置安裝應變傳感器，檢測應變變化。

圖5 PEI/PAA粉增強胃穿孔的封閉和愈合

（A-G）對比縫合、纖連蛋白、PEI/PAA對大鼠胃穿孔的封堵和愈合能力。植入30天後，粘附在胃上的PEI/PAA凝膠保持穩定，且沒有明顯降解，表明PEI/PAA凝膠可以作為愈合穿孔部位的物理屏障，提供較長時間的保護。雖然胃穿孔已經愈合，但術後3 ~ 6個月早期愈合組織仍較健康組織機械性薄弱(55,56)，這可能導致短時間內再次發生胃穿孔。因此，研究人員認為穩定的PEI/PAA凝膠可能作為一個堅固的物理屏障在愈合的創面上，以避免穿孔的復發。此外，對於長期使用非甾體抗炎藥導致胃穿孔，不能因血栓等潛在並發癥而突然停止服用的患者，水凝膠的延長保護可能具有潛在的臨床意義。

綜上所述，研究人員制備瞭自膠黏的PEI/PAA粉末。由於聚合物之間的強物理相互作用和自由聚合物擴散，PEI/PAA粉末可以直接吸水而不需要額外的交聯劑形成物理交聯水凝膠。表面沉積的PEI/PAA粉末可以吸收界面水，與各種濕基材形成緊密的接觸。此外，物理交聯聚合物可以擴散到濕基板的聚合物網絡中，進一步促進濕粘合。因此，將PEI/PAA粉塗抹在各種組織上，如雞皮、豬心臟、豬胃、腸黏膜等，在較長時間內，具有較強濕組織粘附能力。此外，該膠粘劑PEI/PAA粉能有效封閉和促進體內損傷組織愈合，便於醫療器械的附著。由於PEI/PAA粉末粘連性強且易於制備，研究人員認為這些粉末在傷口愈合、止血劑、可穿戴設備和藥物傳遞等方面具有理想的應用前景。

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