相關研究成果近日在線發表于國際期刊《美國化學學會應用材料與界面》。
將多種成分有機結合在一起
該團隊李大偉副研究員介紹，水凝膠是由天然聚合物或合成聚合物交聯而成的具有三維網絡結構的高分子材料，具有良好的柔韌性和生物相容性，其制作的敷料液體吸收性能好，能夠為創面創造一個利于組織再生的濕潤環境，能夠有效防止瘢痕形成并促進傷口愈合；凝膠滑彈狀態可有效避免傷口黏連造成的二次傷害，因此成為醫用敷料的極佳選擇。
作為傷口敷料，水凝膠最初僅起到物理隔離保護和創造濕潤環境的作用。然而，隨著臨床上對傷口修復的需求越來越多，單一功能的傷口敷料已經難以滿足患者的期望和醫療材料的應用需求，這對水凝膠的性能也提出了更高的要求。多功能水凝膠敷料不光需要滿足傳統敷料的基本功能，還需要具備抗菌、抗氧化、自黏附等性能。
“槲皮素是一種對人類健康具有積極影響的天然生物活性材料，在我們日常生活中也經常碰到，它存在于洋蔥、西蘭花、葡萄、漿果、櫻桃等各種水果和蔬菜中，且含量豐富。槲皮素已被證實具有卓越的抗氧化、抗炎和抗癌活性。”李大偉說。此外，槲皮素顯示出優異的保護心臟和神經的能力以及良好的抗菌性能，本研究也證實了槲皮素在傷口治療方面具有一定的潛力。
該團隊成員、博士生王蘭蘭介紹，他們在嘗試了多種天然抗菌材料和凝膠體系之后，受海洋生物貽貝在潮濕環境下超強黏附性的啟發，將季銨鹽殼聚糖、多巴胺、槲皮素等成分有機結合在一起，構建了一種兼具黏附性、自修復、抗氧化、抗菌等多種優異功能的復合水凝膠敷料。
可黏附在不同材質的物體上
“我們系統地研究了多功能水凝膠的微觀形態結構、力學性能、溶脹性能、黏附性能等，揭示了多巴胺濃度和槲皮素濃度與水凝膠的自修復性能、抗氧化、抗菌性能和溶血性能之間的構效關系。”李大偉說。
值得一提的是，該水凝膠反應體系中存在多種類型的交聯點，使得其擁有1800%的斷裂伸長率；該水凝膠具有良好的貼附性、皮膚順應性及可清除性。將片狀的水凝膠貼在手指關節處，任意彎曲手指，水凝膠敷料均能維持表面的平整，并保持良好的貼附性。
此外，該水凝膠能夠牢固地貼附在皮膚表面，易于揭下，且揭下時在皮膚表面不會殘留，表現出良好的可清除性。同時，其能夠經受外力擠壓、摩擦，適合用作各種位置的傷口敷料。
該水凝膠還能夠黏附在不同材質的物體上，如橡膠、塑料、木材、聚四氟乙烯、玻璃、陶瓷、金屬和骨骼等。該水凝膠中添加的槲皮素組分還賦予了材料抗菌、抗氧化以及優異的凝血效果，在創口敷料領域表現出極佳的適用性。
“因擁有高彈性和自黏附性，這款水凝膠不需要額外的紗布加固，直接粘在傷口位置就行，且不挑位置，哪里有傷口就貼在哪里。如果傷口較大，這個敷料能拉伸10多倍，多纏幾圈固定得更牢固。它還具有很好的凝血效果，在應急救援、快速包扎止血等場景具有很強的實用性。”李大偉表示。
相關專家認為，該研究的最大意義在于，通過構建雙網絡互穿結構并結合槲皮素和聚多巴胺的特性，賦予了水凝膠材料自黏附、自修復、抗菌、凝血、抗氧化等特性，并且其價格低廉、容易量產，對于新型醫用敷料的開發有著重要意義。
