134 功能高分子学报 第33卷 性pH条件下与超支化聚合物中的DoPA基团结合,增强水凝胶的湿黏附。这种水凝胶贴片无需缝合或外部 光刺激,能够快速贴合到心脏表面。这种同时结合自发性黏附和导电性的功能性贴片鲜见报道。该导电黏 合水凝胶贴片能够在凝胶状态下流动,可以在潮湿状态下方便地涂覆和黏合到非平坦的组织表面,有效促进 心脏功能恢复并增强电生理信号的传导和梗塞心肌的血运重建。目前,除了将生物黏合水凝胶应用于 MI外,对于穿透性心脏损伤的密封和止血也需要湿组织壁和黏合剂之间的强黏附、维持血压的高力学强度 和组织再生的良好生物相容性。因此,Hong等时采用GeMA和邻硝基苄基类光扳机分子(NB)修饰的 HA(HA-NB)设计了一种模拟ECM成分的光反应型黏合剂,该水凝胶的有效湿黏附性质来自光生成的醛基 与组织表面上的氨基键合,其力学强度来自其两个内部共价交联网络。在UV照射后,甲基丙烯酸酯胶迅速 产生水凝胶的第一交联网络元素。同时,生物黏合水凝胶界面HANB上的一些光生醛基与组织蛋白的氨基 发生了席夫碱反应。水凝胶HA-NB上的光生醛基与聚甲基丙烯酸酯的氨基反应形成了第二交联网络。随 着反应的进行,剩余的醛基与组织表面的氨基和聚甲基丙烯酸酯反应以结合组织并增加内部交联。两种化 学交联基质的产生使水凝胶的组织黏附和内部强度显著增强。该生物黏合水凝胶在紫外线照射后可以快速 黏附和密封出血动脉和心脏壁,这项研究为设计多功能性生物黏合水凝胶开辟了一条新途径。 23止血剂 人体自身的凝血过程分为初级止血和凝血级联,使血液转化为稳定的不溶性纤维蛋白,从而达到止血的 目的。采用纱布压迫、缝扎和电凝止血的传统止血方法,存在感染率高、血源性疾病传播和组织反应性等风 险16。此外,这些传统止血方法仅适用于轻微损伤,不能用于治疗大量出血,特别是心血管、肝脏、肾脏 骨科和脊柱手术的出血控制口。传统止血剂纤维蛋白胶的力学强度弱,而氰基丙烯酸酯的细胞毒性大 均不适合体内临床止血。因此,开发生物相容性好、可生物降解和固化快的生物黏合水凝胶用于止血剂 成为研究热点。wang等a使用聚赖氨酸接枝的PEG和酪胺通过酶促交联反应制备了原位水凝胶。聚赖氨 酸会刺激血小板聚集和促使纤维蛋白原凝胶化,具有优异的止血性能,而PEG具有良好的生物相容性,两者 的协同作用使该水凝胶能黏合周围组织并诱导血液凝固,可以用作局部止血剂。壳聚糖因其优异的组织黏 附性、止血活性和抗感染活性而被用作伤口敷料,用PEG修饰壳聚糖可以增强壳聚糖的水溶性。Li等12 用酪胺改性的PEG接枝壳聚糖,通过HRP和H2O2原位快速形成生物黏合水凝胶。当该水凝胶应用于大鼠 肝脏缺损或大鼠皮肤切口模型时,通过酶交联方法固化的水凝胶在5s内显示出优异的止血特性和伤口愈合 效果。因此,该原位可固化壳聚糖水凝胶具有伤口止血和愈合的应用潜力。此外,Ne等N采用硫醇改性壳 聚糖和ε-聚赖氨酸通过迈克尔加成反应开发了原位壳聚糖ε-聚赖氨酸黏性水凝胶,该水凝胶可用作黏合密封 剂和止血剂,在治疗大鼠肝脏出血时显著阻止出血,其优异的止血性能使其具有用于新型组织密封剂和止血 剂的潜力。 骨组织修复 由于缺乏血液供应和神经支配,关节软骨的自我修复能力有限,而采用组织工程技术,利用生物材料组 织工程技术进行软骨修复是行之有效的手段。生物材料可以以两种形式用于关节软骨治疗:一种是作为永 久性植入物来替换受损软骨;另一种是作为细胞载体材料以促进组织再生。生物材料作为骨修复基质可以 促进细胞增殖和分化以及组织形成。硫酸软骨素(CS)是一种用于骨修复的基础材料,它来源于动物软骨和 体内其他组织,可以改善伤口愈合,有助于恢复关节炎的关节功能12.124将CS引入到水凝胶中可以促进细 胞増殖,增加软骨ECM沉积,从而显著促进软骨形成。Lu等采用点击化学和动态酰腙键交联制备了生 物黏合水凝胶,由于氧化硫酸软骨素中过量的醛基与动物组织中的氨基之间形成了席夫碱,使该水凝胶具有 优异的黏合性能。此外,将具有促进骨修复性能的骨形态发生蛋白生长因子引入到该水凝胶后,在体内颅骨修复 实验中发现颅骨缺损区域检测到新生骨组织。因此,该生物黏合水凝胶有应用于临床骨修复的潜力。Han 等2通过将聚多巴胺-硫酸软骨素(PDA-CS)复合物引入弹性PAM网络,开发了一种新型的组织黏合水凝胶 ( PDA-CS-PAM)。由于PDA上有大量的反应性儿茶酚基团,PDA和CS自组装形成软骨特异性复合物(PDA CS)。这种儿茶酚基丰富的PDA-CS复合物赋予水凝胶良好的细胞亲和力和组织黏附性,可以促进细胞黏附 和组织整合。与裸细胞相比,水凝胶中的PDA-CS复合物能更有效地发挥其对黏附细胞的作用,从而促进软 骨分化。由于 PDA-CS复合物和共价交联的PAM网络引起的非共价相互作用的协同效应,水凝胶表现出优 良的弹性和韧性,可以满足软骨修复的力学要求。该 PDA-CS-PAM水凝胶为软骨细胞生长和软骨再生创造 了一个无生长因子和仿生的微环境,提供了无生长因子软骨修复生物材料设计的新思路。性 pH 条件下与超支化聚合物中的 DOPA 基团结合，增强水凝胶的湿黏附。这种水凝胶贴片无需缝合或外部 光刺激，能够快速贴合到心脏表面。这种同时结合自发性黏附和导电性的功能性贴片鲜见报道。该导电黏 合水凝胶贴片能够在凝胶状态下流动，可以在潮湿状态下方便地涂覆和黏合到非平坦的组织表面，有效促进 心脏功能恢复并增强电生理信号的传导和梗塞心肌的血运重建。目前，除了将生物黏合水凝胶应用于 MI 外，对于穿透性心脏损伤的密封和止血也需要湿组织壁和黏合剂之间的强黏附、维持血压的高力学强度 和组织再生的良好生物相容性。因此，Hong 等[115] 采用 GelMA 和邻硝基苄基类光扳机分子（NB）修饰的 HA（HA-NB）设计了一种模拟 ECM 成分的光反应型黏合剂，该水凝胶的有效湿黏附性质来自光生成的醛基 与组织表面上的氨基键合，其力学强度来自其两个内部共价交联网络。在 UV 照射后，甲基丙烯酸酯胶迅速 产生水凝胶的第一交联网络元素。同时，生物黏合水凝胶界面 HA-NB 上的一些光生醛基与组织蛋白的氨基 发生了席夫碱反应。水凝胶 HA-NB 上的光生醛基与聚甲基丙烯酸酯的氨基反应形成了第二交联网络。随 着反应的进行，剩余的醛基与组织表面的氨基和聚甲基丙烯酸酯反应以结合组织并增加内部交联。两种化 学交联基质的产生使水凝胶的组织黏附和内部强度显著增强。该生物黏合水凝胶在紫外线照射后可以快速 黏附和密封出血动脉和心脏壁，这项研究为设计多功能性生物黏合水凝胶开辟了一条新途径。 2.3 止血剂 人体自身的凝血过程分为初级止血和凝血级联，使血液转化为稳定的不溶性纤维蛋白，从而达到止血的 目的。采用纱布压迫、缝扎和电凝止血的传统止血方法，存在感染率高、血源性疾病传播和组织反应性等风 险[116, 117]。此外，这些传统止血方法仅适用于轻微损伤，不能用于治疗大量出血，特别是心血管、肝脏、肾脏、 骨科和脊柱手术的出血控制[118]。传统止血剂纤维蛋白胶的力学强度弱[119]，而氰基丙烯酸酯的细胞毒性大， 均不适合体内临床止血[120]。因此，开发生物相容性好、可生物降解和固化快的生物黏合水凝胶用于止血剂 成为研究热点。Wang 等[121] 使用聚赖氨酸接枝的 PEG 和酪胺通过酶促交联反应制备了原位水凝胶。聚赖氨 酸会刺激血小板聚集和促使纤维蛋白原凝胶化，具有优异的止血性能，而 PEG 具有良好的生物相容性，两者 的协同作用使该水凝胶能黏合周围组织并诱导血液凝固，可以用作局部止血剂。壳聚糖因其优异的组织黏 附性、止血活性和抗感染活性而被用作伤口敷料，用 PEG 修饰壳聚糖可以增强壳聚糖的水溶性。Lih 等[122] 用酪胺改性的 PEG 接枝壳聚糖，通过 HRP 和 H2O2 原位快速形成生物黏合水凝胶。当该水凝胶应用于大鼠 肝脏缺损或大鼠皮肤切口模型时，通过酶交联方法固化的水凝胶在 5 s 内显示出优异的止血特性和伤口愈合 效果。因此，该原位可固化壳聚糖水凝胶具有伤口止血和愈合的应用潜力。此外，Nie 等[45] 采用硫醇改性壳 聚糖和 ε-聚赖氨酸通过迈克尔加成反应开发了原位壳聚糖/ε-聚赖氨酸黏性水凝胶，该水凝胶可用作黏合密封 剂和止血剂，在治疗大鼠肝脏出血时显著阻止出血，其优异的止血性能使其具有用于新型组织密封剂和止血 剂的潜力。 2.4 骨组织修复 由于缺乏血液供应和神经支配，关节软骨的自我修复能力有限，而采用组织工程技术，利用生物材料组 织工程技术进行软骨修复是行之有效的手段。生物材料可以以两种形式用于关节软骨治疗：一种是作为永 久性植入物来替换受损软骨；另一种是作为细胞载体材料以促进组织再生。生物材料作为骨修复基质可以 促进细胞增殖和分化以及组织形成。硫酸软骨素（CS）是一种用于骨修复的基础材料，它来源于动物软骨和 体内其他组织，可以改善伤口愈合，有助于恢复关节炎的关节功能[123, 124]。将 CS 引入到水凝胶中可以促进细 胞增殖，增加软骨 ECM 沉积，从而显著促进软骨形成。Lu 等[125] 采用点击化学和动态酰腙键交联制备了生 物黏合水凝胶，由于氧化硫酸软骨素中过量的醛基与动物组织中的氨基之间形成了席夫碱，使该水凝胶具有 优异的黏合性能。此外，将具有促进骨修复性能的骨形态发生蛋白生长因子引入到该水凝胶后，在体内颅骨修复 实验中发现颅骨缺损区域检测到新生骨组织。因此，该生物黏合水凝胶有应用于临床骨修复的潜力。Han 等[126] 通过将聚多巴胺-硫酸软骨素（PDA-CS）复合物引入弹性 PAM 网络，开发了一种新型的组织黏合水凝胶 （PDA-CS-PAM）。由于 PDA 上有大量的反应性儿茶酚基团，PDA 和 CS 自组装形成软骨特异性复合物（PDA￾CS）。这种儿茶酚基丰富的 PDA-CS 复合物赋予水凝胶良好的细胞亲和力和组织黏附性，可以促进细胞黏附 和组织整合。与裸细胞相比，水凝胶中的 PDA-CS 复合物能更有效地发挥其对黏附细胞的作用，从而促进软 骨分化。由于 PDA-CS 复合物和共价交联的 PAM 网络引起的非共价相互作用的协同效应，水凝胶表现出优 良的弹性和韧性，可以满足软骨修复的力学要求。该 PDA-CS-PAM 水凝胶为软骨细胞生长和软骨再生创造 了一个无生长因子和仿生的微环境，提供了无生长因子软骨修复生物材料设计的新思路。  134 功    能    高    分    子    学    报 第 33 卷