生物环境自适应的超分子组装可注射的自修复水凝胶

　　【科研摘要】
　　开发有效的内部伤口敷料材料对于术后组织再生很重要，但由于常规材料的生物环境适应性差而仍然是一个挑战。最近， 广州医科大学刘季芳/阿尔伯塔大学曾宏波加拿大两院院士团队 报告一个示例的 基于胃环境的超分子组装的可注射的自我修复水凝胶，并探讨了其在胃穿孔愈合中的应用。通过利用胃环境调节的超分子相互作用，自组装水凝胶网络具有敏感的热响应性，可注射性，可印刷性和快速的自我修复能力。
　　该水凝胶敷料可有效抑制微生物的附着并显示出杰出的抗生物污垢特性。体内大鼠模型进一步证明，与常规治疗方法相比，所制备的水凝胶敷料简化了手术程序，减少了术后并发症，并增强了胃穿孔的愈合过程。这项工作为开发适用于各种生物医学应用的生物环境功能材料提供了有用的见识。相关论文以题为  Injectable Self-Healing Hydrogel via Biological Environment-Adaptive Supramolecular Assembly for Gastric Perforation Healing  发表在《 ACS Nano 》上。
　　【主图导读】
　　图1. （A）通过非生物正交固化工艺形成的常规耐酸非耐药性可注射水凝胶敷料。（B）胃环境适应性超分子水凝胶作为内部伤口敷料。（C）ABA三嵌段共聚物的化学结构和超分子水凝胶网络结构。
　　图2. （A）DLS测量显示了ANGNA的流体力学半径随温度升高而变化。（B）10 w/v％水凝胶的热敏存储（G＂）和损耗（G＂＂）模量。（C）在多个加热-冷却循环中，水凝胶的模量变化为10 w/v％。（D）在37°C下将保存4°C的10 w/v％聚合物溶液注入PBS缓冲溶液（pH 3）中，并在37°C的平台上方便地写字母＂ U of A＂（水凝胶 用若丹明B染色）。
　　图3. 在37°C的pH 3缓冲溶液中制备的10 w/v％ANGNA水凝胶的自愈过程照片：（A）原始水凝胶，（B）切割水凝胶，（C）将分离的水凝胶 使水凝胶接触，并且（D）提起已愈合的水凝胶而不会在关节处破裂。（E）在pH 3 PBS缓冲溶液中制备的10 w/v％ANGNA水凝胶上的应变幅度测量（左），然后是时间扫描测量（应变= 1％）（右），可立即从损伤中恢复。（F）循环应变阶跃试验显示可再现的自我修复能力。（G）在pH 7.4 PBS缓冲溶液中制备的10 w/v％ANGNA水凝胶上的应变幅度测量（左），然后是时间扫描测量（应变= 1％）。
　　图4. （A）力-距离曲线表明在pH 3或7.4 PBS缓冲溶液中ANGNA之间的相互作用力。（B）力-距离曲线表明pH 3 PBS缓冲溶液中ANGNA之间的可逆相互作用力。ANGNA在（C）pH 3或（D）pH 7.4 PBS缓冲溶液中的相互作用机理示意图。
　　图5. ANGNA水凝胶的粘合性能。 附着的水凝胶在（A）拉伸，扭曲，弯曲或浸入水中后仍保持完整。（B）ANGNA水凝胶粘附的各种生物组织的代表性搭接剪切粘附曲线。（C）ANGNA水凝胶对猪皮肤和胃组织的粘合强度。（D）粘附机理的示意图。
　　图6. 针对大肠杆菌附着孵育3小时后，（A）ANGNA水凝胶涂层和（B）未涂层玻璃表面的荧光显微镜图像。使用10 w/v％ANGNA水凝胶的FaDu细胞的（C）2D和（D）3D培养物的共聚焦显微镜图像。
　　图7. （A）使用超分子水凝胶敷料修复胃穿孔的示意图。（B）在穿孔部位注射超分子水凝胶敷料。（C）将大网膜植入胃中。（D）水凝胶敷料组和（E）大网膜贴片组（对照组）手术2周后的术后粘连。（F）缝在肚子上的位置。
　　图8. （A）在第2、4和8周结束时，水凝胶敷料和对照组中（B）CD3，（C）CD163和（D）CD34的H＆E染色和免疫组化染色。比例尺代表20μm。
　　参考文献 ：doi.org/10.1021/acsnano.1c01199
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