UV交联生物材料：用于组织粘合应用的功能化聚乙二醇

《Polymer》：UV-crosslinked biomaterials: Functionalized polyethylene glycol for tissue adhesive applications

本研究成功合成了基于聚乙二醇（PEG）和2-异氰基乙基丙烯酸（AOI）的光固化生物粘合剂，通过不同UV照射时间（30秒和120秒）评估其对材料性能的影响。结果显示，PA30粘合剂在细胞相容性、机械性能和生物降解方面表现更优，为新型生物粘合剂的开发提供了理论依据。

　　这项研究探讨了一种新型的光交联生物粘合剂的合成与特性分析，旨在为外科手术提供更安全、有效的伤口修复方案。随着医疗技术的进步，传统伤口处理方法如缝合和缝合钉虽然在临床中广泛应用，但它们往往伴随着额外的组织创伤、炎症反应以及术后不适等问题。因此，寻找更安全、便捷的替代材料成为医学界的重要研究方向之一。组织粘合剂作为一种新兴的解决方案，因其能减少组织损伤、促进愈合并提高手术效率而受到广泛关注。本研究聚焦于利用聚乙二醇（PEG）和2-异氰酸酯乙基丙烯酸酯（AOI）合成光交联生物材料，并评估其在不同紫外光照射时间下的性能表现。

研究采用了一种简便的溶剂去除方法，通过与AOI反应，将PEG的功能化处理为含有光交联活性位点的材料。此过程的关键在于确保PEG的干燥，以避免水分对其与AOI反应的干扰。通过使用氮气保护和干燥塔中的无水氯化钙，有效控制了反应环境，从而保证了反应的顺利进行。随后，通过紫外光照射，使材料从液态转化为固态，形成具有三维结构的粘合膜。实验中，采用了两种不同的紫外光照射时间：30秒和120秒，分别对应PA30和PA120两种材料。这些材料不仅在应用时具备良好的柔韧性和透明度，还表现出一定的生物相容性，为未来的临床应用奠定了基础。

为了全面评估这些材料的性能，研究团队采用了多种表征手段。首先，通过红外光谱（ATR-FTIR）和核磁共振（1H NMR）分析了材料的化学组成及其在交联过程中的变化。这些分析结果显示，PEG与AOI反应后，形成了具有特定化学结构的聚合物，如尿烷键和酯键，进一步证实了材料的合成成功。接着，通过流变学研究评估了材料在不同温度下的粘度特性，发现其在25°C和37°C下均表现出牛顿流体行为，即粘度不随剪切速率的变化而显著改变。这种特性对于实际应用非常重要，因为它确保了材料在操作过程中具有稳定的流动性和易于施用的特性。

此外，研究还通过凝胶含量分析评估了材料的交联效率。实验结果表明，随着紫外光照射时间的增加，凝胶含量也随之提高，这表明更长的照射时间有助于形成更致密的交联网络。同时，热重分析（TGA）和动态机械热分析（DMTA）进一步揭示了材料的热稳定性及其玻璃化转变温度（Tg）。PA30和PA120的Tg均低于人体体温，表明其在生理条件下保持柔软和弹性的特性，有助于更好地适应组织表面。而随着交联程度的增加，Tg有所上升，这与凝胶含量的变化趋势一致，说明交联程度对材料的机械性能有重要影响。

在水分吸收能力方面，研究团队通过测量材料的动态水接触角（WCA）和表面能，评估了其与生物组织的亲和性。结果表明，两种材料均表现出良好的亲水性，且其最终的水接触角较低，有助于维持伤口湿润环境，促进愈合过程。表面能分析进一步表明，材料的表面能低于血液但接近皮肤的水平，这表明其在湿润或出血的组织表面具有良好的附着力和生物相容性。这些特性对于粘合剂在实际应用中的表现至关重要，因为它们能够有效防止伤口感染，并促进细胞的粘附和生长。

在生物相容性评估方面，研究团队使用正常人真皮成纤维细胞（NHDF）进行了细胞活力测试。结果表明，PA30在不同培养时间下均表现出较高的细胞活力，且未对细胞的密度和形态产生明显影响，这表明其具有良好的生物相容性。相比之下，PA120在某些培养时间下表现出较低的细胞活力，可能与其较高的交联密度和更慢的降解速率有关。这一差异提示，在选择材料用于实际应用时，需要根据具体的临床需求进行调整，以确保最佳的细胞反应和组织修复效果。

总体而言，这项研究展示了一种新型的光交联生物粘合剂的开发过程，并通过系统的实验验证了其在多个方面的性能。材料不仅具备良好的物理和化学特性，还表现出良好的生物相容性，为未来在临床中的应用提供了有力支持。然而，尽管实验结果令人鼓舞，仍需进一步进行体内实验，以评估其在实际生物环境中的表现。此外，长期降解行为和伤口愈合效果的深入研究，将有助于更全面地理解这些材料的性能，并推动其在医学领域的广泛应用。通过持续的研究和优化，这些新型粘合剂有望成为传统手术方法的有效替代品，为患者带来更好的治疗体验和更优的康复效果。