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  水凝膠生物粘合劑因其卓越的生物相容性和可調(diào)節(jié)的物理化學(xué)特性，已被廣泛應(yīng)用于傷口護理、人機界面和植入式生物電子設(shè)備。盡管這些粘合劑在加速傷口愈合方面表現(xiàn)出臨床效用，但僅用單一材料同時恢復(fù)受損皮膚的組織結(jié)構(gòu)和感覺功能仍是一項重大挑戰(zhàn)。作為一種靈活且耐用的界面，水凝膠生物粘合劑能夠感知人體運動和生理線索，有效模擬皮膚的體感功能。關(guān)鍵是，它同時支持皮膚生物電子學(xué)中的傷口愈合和多信號監(jiān)測。

  近日，陜西科技大學(xué)生物質(zhì)與功能材料研究所王學(xué)川教授、黨旭崗副教授報道了一種可注射自愈多功能生物質(zhì)基水凝膠生物粘合劑，采用羧甲基殼聚糖（CMCS）、絲膠蛋白（SS）和天然保濕因子（NMF）作為原料，實現(xiàn)皮膚生物電子與再生傷口愈合的綜合管理。水凝膠生物粘合劑表現(xiàn)出顯著的溶脹能力（1094.46%），組織滲出物的快速吸收，以及顯著的止血效能。與此同時，水凝膠生物膠對溫度、應(yīng)力應(yīng)變和生物電信號表現(xiàn)出高度敏感，能夠有效檢測各種人體運動和溫度預(yù)警。值得注意的是，水凝膠生物粘合劑具有可調(diào)調(diào)模量，精確匹配傷口部位皮膚組織的機械性能，促進傷口近乎完全愈合，并在14天內(nèi)顯著降低促炎因子水平�？傮w而言，作為一種靈活且耐用的界面，水凝膠生物粘合劑能夠感知人體運動和生理線索，有效模擬皮膚的體感功能。關(guān)鍵是，它同時支持皮膚生物電子學(xué)中的傷口愈合和多信號監(jiān)測。因此，本研究為開發(fā)多功能生物質(zhì)基水凝膠提供了一種可行策略，在綜合再生傷口愈合與皮膚生物電子學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)出應(yīng)用潛力。

  相關(guān)研究成果以“Injectable Self-Healing Biomass-Based Hydrogel Bioadhesive Integrating Skin Bioelectronics and Regenerative Wound Healing”為題發(fā)表于國際頂級期刊《Advanced Functional Materials》。陜西科技大學(xué)24級碩士研究生湯佳佳為該論文的主要完成人，通訊作者是陜西科技大學(xué)生物質(zhì)與功能材料研究所黨旭崗副教授與溫州醫(yī)科大學(xué)的鄭漫輝老師。

  在本研究中，水凝膠的骨架由化學(xué)交聯(lián)的聚丙烯酰胺（PAM）網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，為材料提供了優(yōu)異的柔韌性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而能為傷口部位提供可靠的力學(xué)保護與支撐。同時，羧甲基殼聚糖（CMCS）與絲膠蛋白（SS）之間通過京尼平（GP）共價交聯(lián)，并與PAM網(wǎng)絡(luò)互穿，形成了穩(wěn)固的雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。CMCS豐富的羧基、羥基與SS的酰胺基團之間形成的多重氫鍵、靜電相互作用及GP介導(dǎo)的共價連接，共同構(gòu)成了動態(tài)可逆的物理交聯(lián)點，賦予了水凝膠優(yōu)異的力學(xué)性能、自主自愈合能力及可注射性。值得注意的是，GP作為一種天然交聯(lián)劑，其與CMCS/SS的特定反應(yīng)不僅構(gòu)建了穩(wěn)定的共價網(wǎng)絡(luò)，還因其形成的醌式結(jié)構(gòu)而賦予了材料顯著的光熱轉(zhuǎn)換特性。通過調(diào)控CMCS與SS的比例，可以實現(xiàn)對水凝膠模量、韌性和孔隙結(jié)構(gòu)的精確調(diào)控，從而適配不同傷口部位的機械與生理需求。

  細菌感染是阻礙傷口愈合的主要風險之一。本研究中，CMCS本身具備的陽離子抗菌機制，能通過靜電作用破壞細菌膜結(jié)構(gòu)；同時，GP交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的光熱效應(yīng)可在近紅外光照射下實現(xiàn)高效的物理抗菌。二者的協(xié)同作用使水凝膠具備了廣譜抗菌性能。此外，SS所具有的生物活性肽段能促進細胞增殖與遷移，并具有一定的抗氧化能力，共同營造了有利于組織再生的微環(huán)境。對于傷口敷料而言，高效吸收滲出液的能力至關(guān)重要。本研究引入的天然保濕因子組分——吡咯烷酮羧酸鈉（PCA-Na），不僅顯著提升了水凝膠的溶脹性能（溶脹率最高可達1094.46%），使其能快速吸收并鎖住傷口滲出液，維持適宜的濕潤愈合環(huán)境；同時，PCA-Na解離產(chǎn)生的鈉離子（Na?）也賦予了水凝膠良好的離子導(dǎo)電性（電導(dǎo)率最高達0.0419 S/cm），為實時監(jiān)測應(yīng)變、溫度等生理信號的生物電子傳感功能奠定了基礎(chǔ)。這種將高效溶脹、主動抗菌、導(dǎo)電傳感與促進愈合集成于一體的策略，為開發(fā)新一代智能傷口管理平臺提供了新的思路。

圖1 CMCS@SS水凝膠的機械性能、自愈性、可注射性、溶脹性

圖2 CMCS@SS水凝膠在體創(chuàng)面愈合效能的視覺檢測

圖3 基于CMCS@SS水凝膠的健康監(jiān)測與皮膚體溫預(yù)警設(shè)備

  綜上，本研究通過仿生交聯(lián)策略構(gòu)建了一種全天然生物質(zhì)基雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠粘合劑，它融合了可注射成型、力學(xué)適配、自發(fā)修復(fù)、光熱抗菌、高效溶脹、生物傳感與促進愈合等多重功能，為實現(xiàn)“粘附-抗菌愈合-電生理傳感”一體化的智能傷口診療提供了具有潛力的材料平臺。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202530332