本文介绍了一项由Kaixiang Shen、Zhuting Lv、Yuxuan Yang、Haoyue Wang、Jiancheng Liu、Qifei Chen、Zheng Liu、Mengyuan Zhang、Jiaying Liu和Yilong Cheng等研究人员共同完成的研究，发表于2024年的《Advanced Materials》期刊。该研究开发了一种新型水凝胶粘合剂（PAAS水凝胶），具有优异的湿粘附性能和抗膨胀性能，适用于快速止血、加速组织损伤愈合以及生物电子学应用。

研究背景

水凝胶基生物粘合剂在组织密封、伤口管理、人机界面和植入式生物电子学等领域具有广泛的应用前景。然而，血液或体液的存在通常会削弱界面粘附强度，甚至导致粘附失败。为了解决这一问题，研究人员开发了一种基于羧基和苯基耦合结构的新型水凝胶粘合剂，通过界面排水和基质增韧以及多种静电相互作用，实现了在湿润条件下的优异组织粘附性能和抗膨胀性能。

研究流程

研究首先通过一步自由基聚合反应合成了PAAS水凝胶，其主要成分包括N-丙烯酰苯丙氨酸（APA）、丙烯酸（AA）和[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]二甲基(3-磺丙基)氢氧化铵（SBMA）。研究人员详细研究了APA的结构优势，发现其苯基和羧基的耦合结构不仅能够有效排除界面水层，还能通过多种非共价相互作用增强基质的内聚力。此外，SBMA的引入进一步增强了水凝胶的静电相互作用，从而提高了其抗膨胀性能。

主要结果

PAAS水凝胶在湿润条件下表现出优异的粘附性能，其粘附强度达到85 kPa，界面韧性为450 J m⁻²，爆破压力为514 mmHg，膨胀率小于4%。该水凝胶不仅能够快速止血（如肝脏、心脏、动脉破裂和肺漏气），还能加速大鼠、兔子和猪模型中的胃和肝脏缺损的恢复。此外，PAAS水凝胶能够在潮湿环境中（如水中浸泡3天）精确且持久地监测各种生理活动（如脉搏、心电图和肌电图），并可用于评估动脉破裂的体内密封效率。

结论

该研究提供了一种具有优异湿粘附性能和抗膨胀性能的水凝胶粘合剂，适用于临床止血、组织损伤修复和生物电子学应用。PAAS水凝胶的独特设计使其在湿润条件下表现出卓越的粘附性能和机械性能，能够快速止血并加速组织愈合，同时具备良好的生物相容性和长期稳定性。

研究亮点

1. 优异的湿粘附性能：PAAS水凝胶在湿润条件下表现出高达85 kPa的粘附强度和450 J m⁻²的界面韧性，能够快速止血并密封组织损伤。
2. 抗膨胀性能：通过引入疏水基团和静电相互作用，PAAS水凝胶的膨胀率小于4%，能够在湿润环境中保持稳定的机械性能。
3. 多功能应用：PAAS水凝胶不仅可用于组织修复和止血，还可作为柔性传感器监测生理信号，适用于生物电子学领域。
4. 生物相容性：PAAS水凝胶具有良好的生物相容性，能够在大鼠、兔子和猪模型中安全使用，并加速组织愈合。

研究意义

该研究为设计具有优异湿粘附性能和抗膨胀性能的水凝胶粘合剂提供了新的策略，具有重要的临床应用价值。PAAS水凝胶不仅能够有效止血和组织修复，还可用于生物电子学领域，为未来的生物医学应用提供了新的选择。