湿粘合剂适用于所有需要立即闭合伤口和止血的组织创伤领域，尤其是在生命救援的关键时刻。然而，由于界面边界层中的水分子阻碍了粘合剂和基材之间的直接接触，迄今为止，固化时间短、水下瞬时附着力强和耐水性高的原位粘合剂仍然难以被找到。因此，对湿基材或水下表面的粘附仍然是一个挑战。曼尼托巴大学MalcolmXing教授团队联合陆军军医大学朱楚洪教授团队提出了一种水下原位适用的疏水粘合剂（UIHA），由聚二甲基硅氧烷（PDMS）、缠结大分子硅油和反应性硅烷组成。疏水性流体取代了边界水，形成了原位凝胶，与组织结合获得了优异的水下粘附强度。其在猪皮上的水下搭接剪切粘附力显著高于氰基丙烯酸酯和纤维蛋白胶，表现出优异的耐水性。UIHA对猪皮的破裂压力是纤维蛋白胶的10倍，成功密封了大鼠、猪、兔和狗的破裂动脉、皮肤和肺。该高度缠结的疏水性大分子流体的凝胶化为制备与组织结合力强、耐水性好的水下生物粘附剂提供了一种手段。该研究以题为“Gelationofhighlyentangledhydrophobicmacromolecularfluidforultrastrongunderwaterinsitufasttissueadhesion”发表在《ScienceAdvances》上。UIHA的粘附过程包括三个阶段。在第一阶段，由于硅油的低表面能，缠结的大分子疏水流体（PDMS前体和硅油）被注入水中，接触基底置换弱边界层水，并在表面扩散。第二阶段，基板上扩散的PDMS网络交联固化。最后，硅烷水解形成的共价键进一步增强了界面附着力。凝胶化显示出明显的分子量和浓度依赖性，长链硅油结构阻碍了交联网络的形成。凝胶时间、储能模量（G′）和损耗模量（G”）在干燥条件下或水下相似，表明UIHA具有出色的耐水性。同时，UIHA的混合成分可在低温下长时间储存，但在37°C的生理温度下迅速交联。缠结的有机硅凝胶表现出显着的自修复行为，性能由动态成分的分数决定。图1：UIHA粘合剂的水下粘合机理示意图图2：大分子疏水硅油的凝胶化行为高度缠结的UIHA适用于水下原位生物粘附、外科密封，甚至电隔离，并适用于水下书写。硅油k/PDMS混合物在不同剪切条件下的粘度表现出剪切变稀的粘弹性行为。作为粘弹性流体，当UIHA粘合剂喷出并接触基板时，动量不会立即消散，流体会对基板施加一定压力，以排斥表面水层并与基板紧密接触。由于优异的原位水下附着力，显示了在生物电子植入和密封方面的潜在未来应用。图3：UIHA的水下铸造和可写性硅油k/PDMS（75:25，重量比）具有最佳的剪切附着力。在PDMS中加入0.1wt%硅烷后，由于硅烷和玻璃上丰富的羟基之间的共价键，玻璃上的UIHA剪切附着力在15分钟内翻倍至.8±20.4kPa。在水中浸泡2天后，UIHA剪切粘附强度增加到±33.8kPa，表现出良好的粘附性和稳定性。与不含硅烷的UIHA相比，水下暴露2天后，含硅烷的UIHA在玻璃和猪皮基质上的粘附强度增加了约3倍。同时，UIHA表现出优异的界面韧性，在玻璃上水下暴露2天后达到±J/m2。在猪皮上，UIHA的界面韧性为46.6±14.4J/m2，在水下暴露2天后进一步增加到.2±13.8J/m2，证明了其作为组织粘合剂的适用性。图4：UIHA的干燥和水下附着力性能由于UIHA在修复四种不同动物模型的破裂动脉方面的强大性能，研究了它在修复其他组织中的潜在用途。涂有一层薄薄的预凝胶的UIHA贴片有效地密封了大鼠漏血的肺，并阻止了出血。7天后，UIHA仍然粘附在伤口部位，原位浸水试验显示没有气泡。在大鼠腹部皮肤上做了一个2.5厘米的横向切口，建立一个大的张力环境。UIHA可以完全闭合伤口间隙。与缝合组相比，使用UIHA的伤口呈现出更令人满意的愈合。UIHA还可以密封硬组织，如大鼠颅骨。在骨再生过程中，颅骨裂纹减少，并在30天内与宿主逐渐融合。图5：UIHA在肺、皮肤和颅骨上的粘附特性综上所述，该工作设计了一种具有高迁移率和低表面能的水不混溶疏水流体粘合剂UIHA，通过疏水排斥作用排斥表面水。UIHA在生物基质的不规则表面上扩散，交联后通过机械联锁形成瞬间强相互作用。此外，由于疏水性，UIHA保持了优异的耐水性，并且通过与基底的共价键合进一步增强了水下附着力，在动脉、肺、骨和皮肤的原位止血和组织修复方面表现出优异的粘附性。潜在的粘附机制为组织封闭剂、手术胶黏剂甚至在极端环境下植入生物电子学的设计策略提供了依据。

--3D打印白皮书--

--帮测科技--

来源：高分子科学前沿

声明：仅代表作者个人观点，作者水平有限，如有不科学之处，请在下方留言指正！高分子科学前沿

转载请注明:http://www.aideyishus.com/lkgx/502.html