超声出一篇Science，李剑宇教授实现人工生物胶水性能提升100倍

CYM 1年前 (2022-08-12) 2877浏览

【导读】

组织粘结剂（生物胶水）在临时或永久组织修复、伤口管理和可穿戴电子设备中发挥着极其重要的作用。然而，调整粘结强度以在需要时确保可逆性并保持渗透性具有挑战性。长期以来，它们的使用一直受到生物组织的屏障效应的阻碍，例如低渗透性和有限的官能团。其中，皮肤含有致密的角质层，限制了生物粘结剂的渗透和粘合。这些问题对于基于物理相互作用（如聚合物互锁）的生物粘结剂尤其重要。聚合物太慢，甚至不可能扩散和与组织缠绕，导致生物粘附性差。迄今为止，化学策略主要用于强生物粘附，尽管实现了高粘附能，但它们不能在空间和时间上对生物粘附进行高度控制。此外，包括干扰药物递送的有效载荷、疲劳阈值低（由组织表面上的有限官能团引起）以及急性或慢性毒性（由化学反应及其试剂引起）在内的挑战也值得关注。

【成果掠影】

今日，加拿大麦吉尔大学李剑宇教授和瑞士苏黎世联邦理工学院Outi Supponen等人（共同通讯作者）设计了一种由聚丙烯酰胺或聚（N-异丙基丙烯酰胺）与藻酸盐结合制成的水凝胶，且使用含有壳聚糖、明胶或纤维素纳米晶体纳米颗粒的溶液进行涂底。其中，将超声波（US）介导的策略引入文章，实现具有可控和抗疲劳性的强生物粘结剂（生物胶水）的制备。研究表明，在不发生化学反应的情况下，US可以将水凝胶与猪皮肤之间的粘附能和界面疲劳阈值放大高达100和10倍。同时，结合实验和理论模型表明，关键在于US诱导的空化，它将锚定引物推进并固定到组织中，从而减轻屏障效应。本文的策略实现了强生物粘附、按需分离和透皮给药的空间模式。这项工作扩展了坚韧生物粘附的材料库，并实现了具有高度可控性的生物粘附技术。

相关研究成果以“Controlled tough bioadhesion mediated by ultrasound”为题发表在Science上。