基于氧化葡聚糖和羧甲基壳聚糖的粘合剂、自修复型、可注射型、导电型及抗菌型水凝胶，其中含有掺杂了rGO纳米片的银纳米颗粒

《Materials Today Communications》：Adhesive, self-healing, injectable, conductive, and antibacterial hydrogels based on oxidized dextran and carboxymethyl chitosan incorporating silver nanoparticles doped rGO nanosheets

本研究开发了一种基于羧甲基壳聚糖和氧化右旋糖复合Ag@rGO纳米复合材料的多功能水凝胶，具备自愈、粘附、可注射、抗菌和生物相容性特性，实验表明其具有良好流动性、自愈性和对多种基材的粘附能力，抗菌效果显著，细胞共培养显示良好生物相容性，为新型伤口敷料提供了创新解决方案。

　　这项研究聚焦于开发一种多功能的水凝胶，旨在为医疗领域中的伤口护理提供创新性的解决方案。水凝胶作为一种具有高度生物相容性和可调控特性的材料，近年来在组织工程、药物递送和伤口修复等领域展现出广泛的应用前景。特别是那些具备自愈能力、组织粘附性、可注射性、抗菌性和导电性的水凝胶，被认为是未来治疗皮肤创伤的重要工具。本文介绍了一种基于羧甲基壳聚糖（CMCS）和氧化右旋糖酐（ODex）并引入银纳米颗粒/还原氧化石墨烯（Ag@rGO）复合物的多功能水凝胶，该水凝胶通过席夫碱反应构建，具有优异的综合性能。

在人体中，皮肤是最大的器官，不仅承担着保护身体免受有害物质侵害的功能，还在维持体温、感知外界刺激等方面发挥重要作用。然而，由于事故、手术或疾病，皮肤容易受到损伤，导致疼痛、感染，甚至危及生命。因此，有效的伤口护理材料对于促进愈合、防止感染至关重要。目前，临床上常用的敷料包括棉布、绷带和纱布等，但这些传统材料在处理复杂伤口时存在局限性。例如，它们不能很好地适应不规则的伤口形状，也无法有效控制感染或促进组织再生。相比之下，水凝胶因其良好的可注射性和顺应性，可以更好地适应伤口形态，同时具备药物缓释、自愈和机械性能可调等优点。

水凝胶通常由天然或合成高分子材料制备，例如右旋糖酐和壳聚糖等多糖类物质。右旋糖酐是一种天然水溶性多糖，其分子结构中包含多个羟基。通过氧化反应，这些羟基可以转化为醛基，从而赋予氧化右旋糖酐（ODex）特定的化学特性。ODex的醛基能够与皮肤组织表面的氨基基团发生反应，使水凝胶具备良好的组织粘附性，能够紧密贴合伤口表面，起到保护作用。此外，ODex还能促进上皮细胞的附着，从而加速伤口修复过程。壳聚糖则因其非毒性、生物相容性、抗菌性、抗氧化性、止血性和可降解性而受到广泛关注。相比于未改性的壳聚糖，羧甲基壳聚糖（CMCS）具有更好的水溶性，这使得它在制备复合型水凝胶时更具优势。CMCS的氨基基团可以与含有醛基的其他聚合物发生席夫碱反应，从而形成具有自愈能力的水凝胶。

席夫碱反应是一种动态共价键形成机制，能够在温和条件下实现快速、可逆的化学反应。这种特性赋予水凝胶良好的剪切稀化行为和自愈能力，使其能够反复使用，并适用于不规则的伤口形状。在本文中，研究团队通过将ODex的醛基与CMCS的氨基基团结合，成功制备出一种具有自愈和粘附能力的水凝胶。此外，水凝胶中引入的Ag@rGO复合物不仅增强了其抗菌性能，还赋予了水凝胶导电性。这种导电性使得水凝胶能够促进细胞之间的电信号交换，从而有助于伤口的修复过程，同时也为水凝胶在智能医疗领域的应用提供了可能性。

细菌感染是影响伤口愈合的关键因素之一，尤其是在严重创伤或慢性伤口的情况下。为了应对这一问题，许多研究尝试通过在水凝胶中添加抗生素来增强其抗菌性能。然而，这种方法存在一定的弊端，例如可能增加耐药菌株出现的风险，进而对人类健康构成威胁。因此，开发一种无需依赖抗生素却具备强大抗菌能力的水凝胶成为研究的重点。银纳米颗粒因其优异的抗菌性能而被广泛应用于抗菌材料中，而石墨烯则因其良好的机械、光学、热学和电学特性成为一种重要的功能性材料。将银纳米颗粒与石墨烯结合，形成的Ag@rGO复合物具有更强的抗菌活性，同时还能提升水凝胶的导电性。在本文中，研究团队将Ag@rGO复合物引入到ODex/CMCS水凝胶中，使水凝胶不仅具备抗菌能力，还能够监测伤口的愈合过程，从而实现智能化的医疗应用。

此外，水凝胶的透明性也是其在医疗应用中的重要考量因素。传统导电水凝胶通常存在不透明的问题，这限制了其在伤口可视化和监测方面的应用。本文中制备的水凝胶则具备良好的透明性，使得医护人员能够更直观地观察伤口愈合情况，从而提高治疗的精确性和效率。研究团队通过优化材料的组成和制备工艺，成功实现了水凝胶的透明化，同时保持了其多功能性。这种透明的水凝胶不仅能够有效控制感染，还能促进伤口修复，具有广阔的临床应用前景。

在实验研究中，研究团队对制备的水凝胶进行了多种表征分析，包括傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、氢核磁共振（¹H-NMR）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）和透射电子显微镜（TEM）。这些分析结果表明，水凝胶具有良好的物理化学特性，包括注射性、自愈性、膨胀能力和导电性。在体外实验中，水凝胶表现出优异的注射性，能够适应不同形状的伤口，并在受到剪切力时表现出剪切稀化行为，这使得水凝胶在实际应用中更加灵活。此外，水凝胶在受到机械应力时仍能保持稳定的粘附性，这使其能够长时间贴附在伤口表面，为伤口提供持续的保护。

抗菌性能测试结果显示，水凝胶对金黄色葡萄球菌（S. aureus）和大肠杆菌（E. coli）均具有显著的抑制作用。这表明水凝胶能够有效防止细菌感染，从而提高伤口修复的成功率。同时，当水凝胶与NIH 3T3细胞共培养时，细胞的存活率、形态和迁移能力几乎不受影响，显示出良好的生物相容性。这进一步验证了水凝胶在医疗应用中的安全性。此外，水凝胶的导电性测试表明，其能够点亮微型灯泡，这证明了其具备一定的导电能力。这种导电性不仅有助于促进细胞之间的电信号交换，还可能用于监测伤口的愈合过程，为智能医疗提供新的思路。

综上所述，本文介绍的ODex/CMCS/Ag@rGO水凝胶（OCR）具有多种优异的性能，包括自愈性、组织粘附性、可注射性、导电性和抗菌性，同时具备良好的生物相容性。这种多功能水凝胶的制备策略为未来的伤口护理材料开发提供了新的方向。通过席夫碱反应构建的水凝胶不仅能够适应复杂的伤口环境，还能在受到损伤后自我修复，从而延长其使用寿命。此外，水凝胶的导电性和抗菌性使其在智能医疗和感染控制方面具有重要应用价值。这种水凝胶的透明性也为其在实际应用中提供了优势，使得伤口愈合过程的可视化和监测成为可能。未来，这种水凝胶有望在医疗领域中发挥更大的作用，为皮肤创伤的治疗提供更有效的解决方案。