水凝膠作為一種軟物質(zhì)材料，具有良好的生物相容性。其中，可注射型水凝膠因其優(yōu)異的可操作性，微創(chuàng)治療以及與不規(guī)則傷口完美匹配等特性，備受生物材料和醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究者的關(guān)注。

    但是，潮濕的生理環(huán)境和水凝膠固有的高水含量引發(fā)的“氫鍵失效效應(yīng)”嚴(yán)重阻礙了凝膠材料與生物體組織表面的整合并引起傷口感染，成為制約水凝膠材料整體性能提升和醫(yī)學(xué)應(yīng)用的瓶頸。構(gòu)建能夠滿足濕性條件高效組織整合和抗傷口感染要求的水凝膠材料成為亟待解決的問題，具有重要的現(xiàn)實意義。

    近日，南京工業(yè)大學(xué)徐虹教授、遲波副教授及其博士后王瑞等人報道了一種新型可注射組織粘合水凝膠用于皮膚創(chuàng)面修復(fù)領(lǐng)域的最新成果。該水凝膠從海洋貝類生物在濕潤的環(huán)境下卻依然能夠牢固地粘附在巖石表面的靈感出發(fā)，在抗菌高分子材料ε-聚賴氨酸體系中引入多巴胺基團(tuán)，利用ε-聚賴氨酸來模擬粘合蛋白的骨架結(jié)構(gòu)，多巴胺模擬蛋白粘合主要貢獻(xiàn)成分DOPA（多巴，3,4-dihydroxyphenylalanine），得到的PPD聚合物中酚羥基含量高達(dá)25%（與天然貽貝足絲蛋白的組分接近），采用辣根過氧化物酶（HRP）原位催化構(gòu)建了類似貝類粘合蛋白結(jié)構(gòu)的可注射型PPD水凝膠。

    PPD聚合物中鄰近的賴氨酸-鄰苯二酚（catechol-lysine）仿生結(jié)構(gòu)分布產(chǎn)生的“協(xié)同粘合效應(yīng)”機(jī)制表現(xiàn)為賴氨酸殘基驅(qū)逐濕性表面水合陽離子，進(jìn)而為鄰苯二酚的粘合提供干燥基質(zhì)表面，從而賦予水凝膠材料在生理條件下高強(qiáng)度的濕性組織錨定能力（~147 KPa），這種凝膠與組織表面牢固的機(jī)械互鎖效應(yīng)賦予水凝膠優(yōu)秀的傷口封堵止血和組織一體化整合能力，同時，該水凝膠可以有效抗菌，呈現(xiàn)出優(yōu)異的體外抗菌和體內(nèi)抗感染能力，并具有良好的生物相容性，大鼠皮膚創(chuàng)面缺損修復(fù)實驗顯示該水凝膠高效促進(jìn)創(chuàng)面修復(fù)愈合且無炎癥和異物反應(yīng)。

    該研究從分子水平揭示了海洋貝類濕性條件粘附基質(zhì)，為海洋貝類仿生材料提供了新的思路，該方法同樣適用于眾多含有氨基材料（殼聚糖、明膠、聚乙酰亞胺等）凝膠體系，可以通過改變水凝膠的組分制備出功能多樣滿足不同臨床需求的水凝膠材料，促進(jìn)了水凝膠在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用進(jìn)程，具有重要的臨床轉(zhuǎn)化價值。

    相關(guān)工作以南京工業(yè)大學(xué)為第一單位發(fā)表在材料領(lǐng)域著名期刊《先進(jìn)功能材料》（Advanced Functional Materials，影響因子11.382）——A Biomimetic Mussel-Inspired ε-poly-L-lysine Hydrogel with Robust Tissue-Anchor and Anti-Infection Capacity （Adv. Funct. Mater.2016,DOI:10.1002/adfm.201604894）。

    該研究工作得到國家自然科學(xué)基金和材料化學(xué)工程國家重點實驗室基金的資助。

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