近日,西安交通大学前沿院郭保林教授课题组与材料学院憨勇教授课题组合作研发出一种新型的物理双网络交联可移除水凝胶粘合剂敷料,对日常生活中常见的细菌感染、皮肤切口修复,甚至是多重耐药菌感染和全皮层缺损创伤具有出色的治疗作用。

可光热移除的物理双网络水凝胶粘合剂敷料问世 促进皮肤修复

急性与慢性难愈合皮肤伤口治疗一直是临床医学的热点,开发可实现快速伤口闭合、促愈合并减少疤痕形成的生物活性敷料对于提高人们健康水平和生活质量具有重要意义。西安交大科研人员针对温敏水凝胶在加热时可表现出凝胶-溶胶转变;具有光热效应的水凝胶可在近红外光辐射时为水凝胶提供良好的局部加热特性,且光热效应还可用于杀死多重耐药细菌等特征,将光热物质引入温敏水凝胶网络,赋予水凝胶良好抗菌性和近红外光辐照辅助的按需移除,制备出的可移除温敏光热敷料具有可注射性、自修复性和组织粘合性,由邻苯二酚-Fe3+配位交联的聚(癸二酸甘油酯)-co-聚乙二醇-g-邻苯二酚(PEGSD)和四重氢键交联的脲基嘧啶酮改性明胶(GTU)组成。其中Fe3+交联的PEGSD提供了水凝胶出色组织粘合性、近红外光/pH响应性、自愈合性和形状适应性;非氧化态的邻苯二酚基团提供了水凝胶出色的抗氧化性。四重氢键交联的GTU网络则对Fe3+交联的PEGSD网络进行增强,且GTU中的明胶作为ECM源组分可提高组织的修复效果。这种水凝胶实现了近红外光辐射和/或酸性溶液洗涤辅助下按需移除,快速密封皮肤创伤并止血,高效杀灭多重耐药菌(如耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌),及显著促进皮肤切口和全层皮肤缺损伤口修复。


研究团队制备出的可移除温敏光热敷料具有可注射性、自修复性和组织粘合性,由邻苯二酚-Fe3+配位交联的聚(癸二酸甘油酯)-co-聚乙二醇-g-邻苯二酚(PEGSD)和四重氢键交联的脲基嘧啶酮改性明胶(GTU)组成。其中Fe3+交联的PEGSD提供了水凝胶出色组织粘合性、近红外光/pH响应性、自愈合性和形状适应性;非氧化态的邻苯二酚基团提供了水凝胶出色的抗氧化性。四重氢键交联的GTU网络则对Fe3+交联的PEGSD网络进行增强,且GTU中的明胶作为ECM源组分可提高组织的修复效果。水凝胶可在近红外光辐射和/或酸性溶液洗涤辅助下按需移除,快速密封皮肤创伤并止血,高效杀灭多重耐药菌(如耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌),及显著促进皮肤切口和全层皮肤缺损伤口修复。


该类水凝胶敷料在未来很有希望应用于临床,但是目前本研究中的可移除光热抗菌水凝胶粘合剂敷料的研究还处于基础研究阶段,尤其是3,4-二羟基苯基丙酸、脲基嘧啶酮等还未得到临床应用的审批。我们现在基于可光热移除的物理双网络水凝胶粘合剂敷料这一概念,还在开发具有更好生物物理性能的敷料,有望为临床应用提供候选产品。


以上研究结果以论文形式发表在国际知名期刊Advanced Functional Materials(影响因子15.621)上,论文题目为“Physical Double-Network Hydrogel Adhesives with Rapid Shape Adaptability, Fast Self-Healing, Antioxidant and NIR/pH Stimulus-Responsiveness for Multidrug-Resistant Bacterial Infection and Removable Wound Dressing”。西安交大材料学院助理研究员赵鑫与西安交大前沿院博士生梁永平为本论文的共同第一作者,西安交大为本文的第一作者单位和通讯作者单位。该项研究工作得到了国家自然科学基金和西安交通大学的经费支持。这是郭保林课题组在多功能水凝胶敷料领域继Biomaterials,2018,183,185; Nature Communications,2018,9:2784; Biomaterials,2017,122,34后的又一重要进展。


该工作得到了国家自然科学基金面上项目,金属材料强度国家重点实验室和中央高校基本科研专项资金基金的支持。


据郭保林教授介绍,该类水凝胶敷料目前尚且处于基础研究阶段,未来有望应用于临床,尤其是3,4-二羟基苯基丙酸、脲基嘧啶酮等还未得到临床应用的审批。研究人员正基于可光热移除的物理双网络水凝胶粘合剂敷料这一概念,仍在开发具有更好生物物理性能的敷料,努力为临床应用提供候选产品。


文章来源: 科技日报,西安交通大学

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