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这篇综述聚焦水凝胶组织粘合剂，探讨其粘附策略与在生物医学领域的应用。阐述了粘附 - 内聚平衡、失效形式、增强内聚方法及粘附机制，还介绍了在皮肤、心脏等组织的应用，对相关研究有重要参考价值。
引言
在临床实践中，当代伤口闭合策略主要依赖缝合线和订书钉，但这些传统方法存在明显局限性，如手术创伤导致的医源性组织损伤、易受微生物污染以及伤口完整性受损等问题 。水凝胶具有三维聚合物网络结构，与天然细胞外基质（ECM）在结构上相似。其高含水量、能吸收渗出液、可调节的理化特性以及三维仿生微观结构，使其成为有前景的缝合线替代物。水凝胶组织粘合剂将水凝胶的固有特性与界面粘附功能相结合，根据不同组织底物设计表面粘附策略以实现可调节的粘附性能，满足特定应用需求。根据产品形式，水凝胶粘合剂大致可分为注射型、片状、纤维型、多孔海绵型、微针型和微粒型。近年来，水凝胶粘合剂在生物医学研究领域备受关注，尤其在粘合密封剂、伤口敷料、药物递送系统等方面发展迅速。临床上使用的粘合剂包括纤维蛋白胶、氰基丙烯酸酯、氧化再生纤维素和琥珀酞直链淀粉等，但这些材料在复杂临床环境中存在局限性。例如，纤维蛋白密封剂虽生物相容性良好，但内聚强度不足、粘弹性不佳，在心肌或胃肠道等机械动态组织表面稳定性差；氰基丙烯酸酯类粘合剂虽机械性能强，但降解相关的生物安全性问题限制了其临床应用。一般认为，理想的水凝胶组织粘合剂应具备优异的生物相容性、可生物降解性、抗菌性、止血或密封能力、湿表面粘附性以及便于应用的按需去除性。
尽管在下一代组织粘合剂平台的转化研究上投入巨大，但如何将生物相容性与强大的界面粘附性同时整合，仍是关键的转化障碍。天然聚合物因其固有的生物相容性、可控的生物降解性和内在的生物功能活性，是水凝胶生物材料的理想支架材料。然而，基于天然聚合物的粘合剂机械性能不足，限制了其临床应用。组织表面存在丰富的功能基团且结构不规则，为实现强界面粘附提供了机会，但组织的湿润和动态表面显著影响粘合剂性能。以往研究多关注水凝胶与组织间的界面粘附，常忽视凝胶基质内聚对粘附强度的影响。实际上，凝聚力和界面粘附对于获得最佳粘附性能同样重要。当凝聚力和粘附力达到平衡状态时，粘合剂强度会显著提高。先进的基质增强策略，如多网络结构、拓扑缠结以及共价 / 非共价交联密度调节，在增强内聚方面效果显著。界面粘附的来源复杂，包括多种非共价和共价相互作用。此外，不同临床环境对水凝胶性能有不同要求，如不规则伤口环境、高透明度需求以及组织粘附问题等。
本综述主要聚焦片状和注射型粘合剂，阐述了粘附 - 内聚平衡、两种粘附失效形式、提高基质内聚的策略以及各种与界面粘附相关的机制。同时，回顾了粘合剂在生物医学领域的实际应用，重点关注在皮肤、心脏、胃、肝脏和角膜等组织的应用。最后，对新型强粘附组织粘合剂的发展进行了展望。
强粘附策略
水凝胶基粘合剂系统凭借其固有的仿生成分、可编程的生物降解动力学以及类似天然细胞外基质（ECM）的结构，已成为先进伤口护理中传统缝合线的理想替代品。目前的临床粘合剂在动态和湿润的组织表面维持粘附性能方面面临挑战，尤其是基于天然聚合物的粘合剂。因此，迫切需要进一步研究和改进。
先进的基质增强策略在提高水凝胶粘合剂内聚方面发挥着关键作用。多网络结构通过构建多个相互贯穿或交织的聚合物网络，增加了分子间的相互作用，从而提高内聚强度。拓扑缠结则利用聚合物链之间的物理缠结，限制分子链的相对运动，增强材料的整体力学性能。调节共价 / 非共价交联密度也能有效改善内聚性能，合适的交联密度可优化分子间的连接，避免因交联过度导致材料脆性增加或交联不足而内聚强度不够的问题。
界面粘附机制十分复杂，涉及多种非共价和共价相互作用。非共价相互作用包括氢键、范德华力、静电相互作用等。氢键是常见且重要的非共价相互作用，水凝胶中的极性基团与组织表面的极性分子之间可形成氢键，增强粘附力。范德华力虽然较弱，但在微观尺度上，众多范德华力的协同作用也能对粘附产生一定贡献。静电相互作用则依赖于水凝胶和组织表面所带的相反电荷，通过静电吸引实现粘附。共价相互作用通常更为牢固，如通过化学反应在水凝胶与组织表面形成化学键，能显著提高粘附强度，但这种方法对反应条件要求较高。
应用
水凝胶粘合剂在生物医学领域的实际应用，很大程度上取决于其功能与特定组织需求的精确匹配。不同组织具有独特的生物物理和生化特性，因此需要根据这些特性调整水凝胶粘合剂的性能。
- 皮肤应用：皮肤是人体最大的器官，皮肤伤口的处理至关重要。水凝胶粘合剂在皮肤伤口护理方面具有诸多优势。其良好的生物相容性可减少对皮肤的刺激和炎症反应，有助于伤口愈合。同时，水凝胶的高含水量能保持伤口湿润环境，促进细胞迁移和增殖，有利于组织修复。在一些浅表伤口，片状水凝胶粘合剂可直接覆盖，既能起到粘附伤口边缘的作用，又能防止微生物侵入，还能提供一定的保湿效果。对于一些慢性伤口，可设计具有抗菌和促进细胞生长因子释放功能的水凝胶粘合剂，加速伤口愈合进程。
- 心脏应用：心脏组织处于持续的机械动态状态，对粘合剂的要求极高。水凝胶粘合剂需要具备良好的生物相容性和足够的内聚强度，以承受心脏跳动产生的应力。在心脏手术中，如心肌梗死修复手术，注射型水凝胶粘合剂可用于填充心肌梗死部位的缺损，为心肌细胞的再生提供支撑。同时，水凝胶粘合剂还可携带生长因子，促进新血管生成和心肌组织修复。但目前心脏应用中面临的挑战是如何确保水凝胶粘合剂在心脏动态环境下长期稳定粘附，以及如何避免粘合剂对心脏正常功能的潜在影响。
- 胃应用：胃组织的环境复杂，存在胃酸和蠕动等生理活动。水凝胶粘合剂在胃部应用时，需要具备耐酸性和抗蠕动剪切力的性能。在胃溃疡治疗中，可利用水凝胶粘合剂将药物精准递送至溃疡部位，同时起到保护溃疡面、促进愈合的作用。此外，水凝胶粘合剂还可用于胃部手术中的组织密封，减少术后渗漏和感染的风险。开发具有抗胃酸侵蚀和良好生物降解性的水凝胶粘合剂是胃部应用的研究重点。
- 肝脏应用：肝脏是人体重要的代谢器官，质地柔软且血运丰富。在肝脏手术或创伤修复中，水凝胶粘合剂需要快速止血并实现组织密封。可注射的水凝胶粘合剂能够迅速填充肝脏伤口，通过与血液中的成分相互作用实现止血效果。同时，水凝胶粘合剂的生物相容性可减少对肝脏组织的损伤，促进伤口愈合。然而，肝脏的特殊生理功能要求水凝胶粘合剂在完成修复任务后能及时降解并排出体外，避免对肝脏功能产生长期影响。
- 角膜应用：角膜对透明度和生物相容性要求极高。水凝胶粘合剂在角膜修复中可用于固定角膜移植片或修复角膜伤口。透明的水凝胶粘合剂既能保证角膜的光学性能，又能实现良好的粘附效果。此外，水凝胶粘合剂还可作为药物载体，缓慢释放治疗眼部疾病的药物。研发具有高度透明性、生物相容性和合适粘附强度的水凝胶粘合剂是角膜应用的关键。
结论
水凝胶组织粘合剂在组织工程、伤口管理和靶向药物递送等领域，作为传统密封剂（如缝合线和订书钉）的替代品展现出巨大潜力。早期的粘合剂系统主要侧重于组织密封功能，如今，靶向递送、多重刺激响应以及促进组织重塑等功能已成为粘附系统的发展趋势。水凝胶多功能产品虽得到蓬勃发展，但其粘附性能仍受生物安全性、粘附稳定性和操作可行性等因素限制。未来需要进一步研究，以克服这些限制，推动水凝胶组织粘合剂在临床的广泛应用。
展望
近年来，水凝胶组织粘合剂受到广泛关注并取得一定发展，但临床转化仍受到生物安全性、粘附稳定性和操作可行性等方面的制约。天然聚合物衍生的粘合剂具有固有的生物活性和低免疫原性，这对生物医学应用十分有利，然而其脆弱的机械强度从根本上限制了实际应用。未来需深入研究，实现强界面粘附，同时兼顾生物安全性和操作便利性，开发出新一代多功能、强粘附的组织粘合剂，以满足临床需求，为患者带来更好的治疗效果。
