水凝胶是一类含水量高，生物相容性良好以及有与人体大分子成分相似的结构的三维网状结构，可降低疤痕形成的风险并促进上皮形成和细胞迁移。浒苔（Enteromorpha prolifera）是一种石莼属海洋绿藻，浒苔多糖（PEP）是浒苔（E. prolifera）的主要活性成分，是一种硫酸化杂多糖。由于硫酸根的存在，PEP具有抗氧化等多种生物活性；PEP富含硫酸根和糖醛酸，其结构与哺乳动物组织中的糖胺聚糖多糖（例如硫酸皮肤素和硫酸软骨素）相似；PEP来源广泛，简单，稳定，便宜，无毒，安全，亲水，具有生物相容性和可生物降解性。然而，由于PEP聚合物链规则序列有序结构的不足难以提供足够的“连接区”，使得PEP水凝胶机械性能和稳定性较差。因此，制备强度大、韧性好、可拉伸、可任意形变且稳定的PEP基水凝胶具有极大的挑战性。

  为了提高浒苔多糖基水凝胶的机械性能和稳定性，增加其功能性，刘晨光教授团队使用简单、快捷的一锅法制备了以物理交联的浒苔多糖（PEP）长链为第一网络，以共价交联的聚丙烯酰胺（PAM） 短链为第二网络的双网络水凝胶（PEP-PAM）。该水凝胶具有超强的机械性能，其抗压强度达到1.1 ± 0.1 MPa，断裂延伸率达到507.2 ± 53.1%，弹性模量达到123.5 ± 23.4 kPa，可比拟天然皮肤或表皮的的弹性模量（88.0 kPa – 300.0 kPa）。此外，PEP-PAM水凝胶具有任意形变的能力，可打结、弯曲、扭曲、拉伸和压缩，移除拉伸和压缩力量后，水凝胶可恢复到原来的形状。

流程图. 双网络水凝胶（PEP-PAM）的制备及在全层皮肤伤口应用示意图。

图1. 在外力作用下不同形式的水凝胶样品的图像（拉伸：直径8.0毫米；压缩：直径15.0毫米）。（A）打结和交叉拉伸，（B）直接拉伸，（C）扭曲拉伸，（D）弯曲和（E）承受200 g的重量。（F，H）压缩和疏松的PEP-PAM水凝胶，（G，I）压缩和弯曲的仅PAM水凝胶。

  该PEP-PAM水凝胶的自愈合行为无需额外的化学修饰和外界因素的刺激，可在10 min内完成自修复。水凝胶的自愈合行为与水凝胶体系的动态键及多重氢键有关。水凝胶具有组织粘附性，与新鲜猪皮组织的粘附性可达22.1 ± 2.5 kPa，主要归因为浒苔多糖（PEP）的活性基团与组织表面基团（胺基、咪挫基、羟基等）的多重作用，静电相互作用和氢键作用。

图2. PEP-PAM水凝胶的自愈特性。（A）PEP-PAM水凝胶的自愈能力的图像显示（比例尺= 1 cm）；（B）应变振幅扫描测试；（C）交替步进应变扫描测试。

  此外，该PEP-PAM水凝胶具有天然的抗氧化活性。水凝胶可作为药物递送载体将表皮生长因子（hEGF）递送到全层皮肤伤口处，在15天内伤口愈合率达到100 ± 7.1%。

图3. 负载hEGF的PEP-PAM水凝胶的体内研究，用于治疗大鼠背部（直径18.0毫米）的全层皮肤伤口。（A）伤口愈合的定量分析。（B）在3 d，5 d，10 d和15 d伤口愈合的数码照片。（C）在第15天用0.9% NaCl，hEGF（1.0 mg/mL），水凝胶和负载hEGF的水凝胶处理伤口再生的组织形态学评价。（D）在第15天对0.9% NaCl，hEGF（1.0 mg/mL），水凝胶和hEGF负载的水凝胶的伤口再生进行Masson染色评估。

  以上相关成果以题目“Wound Dressing Hydrogel of Enteromorpha prolifera Polysaccharide–Polyacrylamide Composite: A Facile Transformation of Marine Blooming into Biomedical Material”发表在ACS Applied Materials & Interfaces（ACS Applied Materials & Interfaces，2021）上。论文的第一作者为中国海洋大学海洋生命学院博士生姜菲，共同第一作者为中国海洋大学海洋生命学院池哲副教授，通讯作者为刘晨光教授。

  论文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.0c21543