由于海上作业、娱乐和濒海战争等导致的伤口不可避免地暴露在高盐、高渗以及多种致病菌的海水中,从而容易引起严重出血、感染、组织坏死、愈合时间延长甚至高病死率等。然而,目前仅有少量关于海水浸泡伤口治疗的研究报道,且这些研究没有充分考虑海水浸泡伤口的特征以及特殊的海洋环境。构建具有稳定湿粘附的多功能水凝胶敷料有望实现在有渗出物、血液、海水等情况下粘附在伤口组织上,从而达到止血、隔离海水、预防感染、减少炎症、促进愈合等目的。然而,大多数报道的粘附水凝胶对于干燥界面显示出良好的粘附性,但难以实现对润湿界面的有效粘附。因为润湿界面的水化覆盖层阻碍了水凝胶和基底之间的相互作用。此外,水凝胶的溶胀性能降低了粘合界面粘附基团的密度,并降低了耗散基质的机械性能。受海洋生物湿粘附机制启发制备的仿生水凝胶可以通过儿茶酚基团与不同基底表面的相互作用实现湿粘附。然而,仅仅依靠儿茶酚基团仍然难以实现对湿润组织的稳定粘附。因此,制备在潮湿甚至水下环境中具有快速、稳定、持久粘附力的水凝胶敷料仍然是一个挑战。

图1. (A) OD/EPL@Fe水凝胶制备示意图;(B) 潮湿环境下水凝胶的多种粘附机制;(C) 多交联结构赋予水凝胶优异的机械弹性和能量耗散;(D) 水凝胶促海水浸泡伤口愈合示意图。
图2. 水凝胶的湿粘附性能。(A) 搭接剪切试验示意图;(B) 水凝胶的搭接剪切强度;(C) 水凝胶按需移除过程;(D) 喷洒DFO前后,粘附力-位移曲线;(E) 水凝胶的湿粘附和按需去除机理示意图;(F) 隔离海水浸泡试验;(G) 爆裂压力装置示意图;(H) 水凝胶平均爆破压力;(I) 水凝胶对漏水的猪胃进行密封;(J) 密封过程中胃部水位的变化;(K) 水凝胶对漏气的猪肺进行密封;(L) 密封过程中肺部体积的变化。
图3. 水凝胶的抗菌和抑制生物膜形成效果。(A) 与水凝胶共培养后创伤弧菌和铜绿假单胞菌的菌落照片;(B) 细菌存活率;(C) 细菌形态学变化;(D) 水凝胶抗菌机理示意图;(E) 结晶紫染色后生物膜照片;(F) 结晶紫染色后生物膜的OD 570;(G) STYO 9染色后生物膜的共聚焦三维图像。

图4. 水凝胶对海水浸泡伤口的抗菌和促愈合效果。(A) 海水浸泡感染伤口模型和治疗示意图;(B) 伤口愈合照片;(C) 伤口处的细菌菌落照片;(D) 细菌菌落数计数;(E) 伤口面积变化;(F) H&E、Masson和Giemsa染色;(G) 胶原蛋白沉积情况;(H) 真皮层厚度。
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.actbio.2023.01.045
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