这是一篇发表在 European Polymer Journal 上的综述论文，文章题为《Recent advances in wet surface tissue adhesive hydrogels for wound treatment》。主要作者包括 Abdul Basit、Haojie Yu、Li Wang 等，其作者所属机构包括浙江大学化学工程与生物工程学院及巴基斯坦图尔巴特大学化学系。文章的在线发布日期为 2024 年 6 月 24 日。
湿黏性组织胶黏水凝胶由于其出色的生物相容性、自愈性、防菌特性以及对伤口治愈的独特作用，成为了当下生物医学领域的研究热点。这种材料能够在湿润环境下提供优越的黏合力，在医学上应用广泛，如止血密封、组织愈合、伤口闭合以及对生物设备与组织的保护。然而，湿润环境（如血液或水分的存在）对胶黏水凝胶的制造提出了极大的挑战：普通的高黏附性水凝胶并不能很好地黏附于湿润的组织表面。因此，开发一种在湿环境下仍能保持强黏附性和优异生物相容性的新型胶黏水凝胶成为当前生物材料研究的关键问题。
本文综述了基于壳聚糖（Chitosan）、儿茶酚（Catechol）、聚磷腈（Polyphosphazene）、硼酸酯（Phenylboronic Acid）、透明质酸（Hyaluronic Acid）、淀粉（Starch）、纤维素（Cellulose）等多种天然和合成聚合物制备的湿黏性组织胶黏水凝胶的研究进展，重点从材料结构特性、湿表面黏附性能、防菌性能、自愈性能以及在伤口与骨骼治疗领域的应用展开探讨。
壳聚糖是一种来源广泛、具有良好生物降解性和抗菌性的阳离子天然生物高分子，在血液凝固与组织修复中有重要作用。壳聚糖胶凝材料可通过物理交联（结晶化）、化学交联（席夫碱反应）或冷冻-融化法形成具有优秀粘附性的水凝胶。研究表明，将壳聚糖与合成聚合物结合能显著提升其力学性能和粘附性。例如，基于壳聚糖和儿茶酚的双交联网络水凝胶（如Catechol-Fe³⁺螯合网络）展示了优异的抗细菌性和生物相容性。
儿茶酚的分子结构赋予其湿表面超强的粘附性能。模仿贻贝足丝蛋白中的多巴胺分子，研究人员制备了含有儿茶酚基团的水凝胶，发现其在组织修复中的粘附力显著增强。氧化多巴胺的醌基还能与组织表面的氨基或巯基反应，形成更稳定的化学键。这类材料，如氧化钠藻酸盐/多巴胺/聚丙烯酰胺水凝胶，在伤口内能实现光固化与抗菌作用。
一种新兴的无机聚合物聚磷腈因其独特的磷-氮骨架被研究为制备生物降解和组织相容性水凝胶的理想材料。许多研究表明，通过与多种侧基（如醇、酚或氨基）结合，可以调整材料的亲水性或机械强度。例如，将苯硼酸酯功能化引入聚磷腈可提升其在湿环境中的粘附能力。
透明质酸（HA）是一种天然的多糖类生物分子，其衍生物广泛应用于胶黏性水凝胶的开发中。通过引入醛化基团或儿茶酚单元，进一步提高透明质酸水凝胶的组织粘附性能。研究发现，这些水凝胶在伤口止血、湿环境粘附及促进胶原蛋白生成方面具有明显的优势。
淀粉和纤维素是一种价格低廉且易于获取的天然宏观聚合物，通过与合成聚合物（如丙烯酸或聚乙二醇）的结合，可形成具有高吸水性和韧性的双网络水凝胶。例如，酸酐改性淀粉和多巴胺功能化淀粉水凝胶在体内和体外环境下展现出优异的止血性与组织相容性。
湿表面黏附性
为解决湿润组织黏附的挑战，研究者们采用多种功能化多聚物和交联策略，如动态共价键（如硼酸酯键、席夫碱键）和配位作用（如Fe³⁺-儿茶酚螯合）。此外，通过多糖分子的亲水性结构，可帮助形成稳定的外延基质，显著提高了水凝胶的湿表面黏附性能。
抗菌性能
添加具有天然抗菌性能的聚合物（如壳聚糖、银纳米粒或酚醛化合物）或引入抗菌活性分子，可赋予水凝胶有效抗菌性。例如，使用配体-金属协同作用或将抗氧化分子（如茶多酚）负载于水凝胶内，可以防止细菌入侵并显著减少感染风险。
自愈性能
自愈性水凝胶通过动态键（如氢键、离子键或范德华力）实现材料裂痕的自主修复。这种特性不仅改善了水凝胶的耐用性，还提高了在高应力环境下的可靠性。
水凝胶敷料可以维持伤口的湿润环境，促进组织再生、气体交换和伤口愈合，同时避免细菌侵入。目前多种胶黏性水凝胶已广泛应用于烧伤覆盖、高湿皮肤损伤修复等临床领域。
研究表明，富含生物活性玻璃和多巴胺配体的水凝胶能够促进血管新生与骨组织再生。水凝胶的三维结构为骨填充物和细胞外基质提供了稳定的平台。
目前基于天然和合成聚合物的湿黏性水凝胶在材料科学领域具有巨大的潜力。然而，这些水凝胶在湿润复杂组织表面仍面临粘附性能与生物降解性的平衡难题。未来的研究应结合刺激响应型功能材料、非儿茶酚基高效胶粘聚合物，以及载药功能型水凝胶的研究，以进一步拓展其在外科手术、抗菌治疗乃至再生医学中的应用前景。