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  水凝膠是一類含水量高，生物相容性良好以及有與人體大分子成分相似的結(jié)構(gòu)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可降低疤痕形成的風(fēng)險并促進上皮形成和細胞遷移。滸苔（Enteromorpha prolifera）是一種石莼屬海洋綠藻，滸苔多糖（PEP）是滸苔（E. prolifera）的主要活性成分，是一種硫酸化雜多糖。由于硫酸根的存在，PEP具有抗氧化等多種生物活性；PEP富含硫酸根和糖醛酸，其結(jié)構(gòu)與哺乳動物組織中的糖胺聚糖多糖（例如硫酸皮膚素和硫酸軟骨素）相似；PEP來源廣泛，簡單，穩(wěn)定，便宜，無毒，安全，親水，具有生物相容性和可生物降解性。然而，由于PEP聚合物鏈規(guī)則序列有序結(jié)構(gòu)的不足難以提供足夠的“連接區(qū)”，使得PEP水凝膠機械性能和穩(wěn)定性較差。因此，制備強度大、韌性好、可拉伸、可任意形變且穩(wěn)定的PEP基水凝膠具有極大的挑戰(zhàn)性。

  為了提高滸苔多糖基水凝膠的機械性能和穩(wěn)定性，增加其功能性，劉晨光教授團隊使用簡單、快捷的一鍋法制備了以物理交聯(lián)的滸苔多糖（PEP）長鏈為第一網(wǎng)絡(luò)，以共價交聯(lián)的聚丙烯酰胺（PAM） 短鏈為第二網(wǎng)絡(luò)的雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠（PEP-PAM）。該水凝膠具有超強的機械性能，其抗壓強度達到1.1 ± 0.1 MPa，斷裂延伸率達到507.2 ± 53.1%，彈性模量達到123.5 ± 23.4 kPa，可比擬天然皮膚或表皮的的彈性模量（88.0 kPa – 300.0 kPa）。此外，PEP-PAM水凝膠具有任意形變的能力，可打結(jié)、彎曲、扭曲、拉伸和壓縮，移除拉伸和壓縮力量后，水凝膠可恢復(fù)到原來的形狀。

流程圖. 雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠（PEP-PAM）的制備及在全層皮膚傷口應(yīng)用示意圖。

圖1. 在外力作用下不同形式的水凝膠樣品的圖像（拉伸：直徑8.0毫米；壓縮：直徑15.0毫米）。（A）打結(jié)和交叉拉伸，（B）直接拉伸，（C）扭曲拉伸，（D）彎曲和（E）承受200 g的重量。（F，H）壓縮和疏松的PEP-PAM水凝膠，（G，I）壓縮和彎曲的僅PAM水凝膠。

  該PEP-PAM水凝膠的自愈合行為無需額外的化學(xué)修飾和外界因素的刺激，可在10 min內(nèi)完成自修復(fù)。水凝膠的自愈合行為與水凝膠體系的動態(tài)鍵及多重氫鍵有關(guān)。水凝膠具有組織粘附性，與新鮮豬皮組織的粘附性可達22.1 ± 2.5 kPa，主要歸因為滸苔多糖（PEP）的活性基團與組織表面基團（胺基、咪挫基、羥基等）的多重作用，靜電相互作用和氫鍵作用。

圖2. PEP-PAM水凝膠的自愈特性。（A）PEP-PAM水凝膠的自愈能力的圖像顯示（比例尺= 1 cm）；（B）應(yīng)變振幅掃描測試；（C）交替步進應(yīng)變掃描測試。

  此外，該PEP-PAM水凝膠具有天然的抗氧化活性。水凝膠可作為藥物遞送載體將表皮生長因子（hEGF）遞送到全層皮膚傷口處，在15天內(nèi)傷口愈合率達到100 ± 7.1%。

圖3. 負載hEGF的PEP-PAM水凝膠的體內(nèi)研究，用于治療大鼠背部（直徑18.0毫米）的全層皮膚傷口。（A）傷口愈合的定量分析。（B）在3 d，5 d，10 d和15 d傷口愈合的數(shù)碼照片。（C）在第15天用0.9% NaCl，hEGF（1.0 mg/mL），水凝膠和負載hEGF的水凝膠處理傷口再生的組織形態(tài)學(xué)評價。（D）在第15天對0.9% NaCl，hEGF（1.0 mg/mL），水凝膠和hEGF負載的水凝膠的傷口再生進行Masson染色評估。

  以上相關(guān)成果以題目“Wound Dressing Hydrogel of Enteromorpha prolifera Polysaccharide–Polyacrylamide Composite: A Facile Transformation of Marine Blooming into Biomedical Material”發(fā)表在ACS Applied Materials & Interfaces（ACS Applied Materials & Interfaces，2021）上。論文的第一作者為中國海洋大學(xué)海洋生命學(xué)院博士生姜菲，共同第一作者為中國海洋大學(xué)海洋生命學(xué)院池哲副教授，通訊作者為劉晨光教授。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.0c21543