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针对生物胶粘剂在伤口闭合、止血及愈合中存在组织粘附不足、潜在生物毒性、制备复杂等问题,研究人员开发可注射双交联多功能水凝胶胶粘剂 Gel/EN/FBTA。其粘附强度为商用纤维蛋白胶 3 倍,具良好止血、抗菌等效果,为相关研究提供策略。
在医学领域,外科或创伤性伤口的及时闭合与修复至关重要。然而,传统伤口闭合方法耗时且止血不及时,还可能对肝、心等软组织造成额外损伤。现有的商用生物胶粘剂存在组织粘附能力不足、含毒性成分、生物降解不可控等问题,如纤维蛋白胶组织粘附力弱,氰基丙烯酸酯韧性差、降解产物可能有毒,因此急需开发生物相容性好、粘附性能佳且能高效止血的胶粘剂。同时,许多胶粘剂缺乏抗菌性能,易导致伤口感染、炎症,阻碍愈合,故兼具多种功能的水凝胶胶粘剂需求迫切。为解决这些问题,国内研究人员开展了相关研究,成果发表在《Biomaterials Advances》。该研究开发出一种可注射双交联多功能水凝胶胶粘剂(Gel/EN/FBTA2),在止血、感染控制和组织再生等伤口管理关键问题上有重要突破。
研究人员主要采用的关键技术方法包括:通过简单物理共混构建动态交联网络,利用 1-(3 - 二甲氨基丙基)-3 - 乙基碳二亚胺(EDC)和 N - 羟基琥珀酰亚胺(NHS)促进明胶氨基与羧基的酰胺化反应形成刚性交联,调节双交联网络的化学成分和交联密度以平衡粘合力与内聚力,还通过动物模型(大鼠肝损伤、大鼠尾损伤、兔肝交叉切口模型)验证止血效果,评估抗菌和促伤口愈合能力。
材料与制备
研究使用了单宁酸(TA)、3 - 甲酰基苯硼酸(3-FPBA)、明胶、N - 羟基琥珀酰亚胺(NHS)、1-(3 - 二甲氨基丙基)-3 - 乙基碳二亚胺(EDC)等材料。双交联 Gel/EN/FBTA 水凝胶采用两步法制备,第一步通过简单物理共混构建动态交联,3-FPBA 在添加 TA 并调节 pH 至 7 的溶液中可溶解,明胶主链通过硼酸酯键与 TA 形成稳定交联,多余邻苯二酚残基作为粘附位点;第二步 EDC 和 NHS 促进明胶氨基与羧基酰胺化形成刚性交联,增强凝胶内聚力,通过调节网络性质平衡粘合力与内聚力。
止血性能
Gel/EN/FBTA2 水凝胶胶粘剂在大鼠肝损伤、大鼠尾损伤和兔肝交叉切口模型中,因其快速凝胶化和强粘附力,展现出有效的止血性能,其粘附强度是商用纤维蛋白胶的 3 倍。
抗菌与促伤口愈合
由于 TA 的引入,该水凝胶具有抗菌和抗炎特性,能有效杀死感染伤口处的细菌,降低炎症水平,促进再上皮化,加速胶原蛋白沉积,实现感染性全层伤口的愈合。
结论
该研究开发的 Gel/EN/FBTA2 水凝胶胶粘剂,通过动态亚胺 / 硼酸酯键和稳定酰胺交联的协同作用,实现了粘合力与内聚力的最佳平衡,具有高粘附强度、良好生物相容性、显著抗菌活性,能有效促进伤口愈合。这种双网络设计范式为开发具有定制机械和生物活性特性的下一代生物胶粘剂提供了通用策略,在不可压缩性出血和感染性伤口管理方面显示出巨大潜力,有助于推动生物胶粘剂在临床伤口管理中的应用,为解决传统伤口闭合和治疗的不足提供了新方向。