《ACS Nano》：协调水凝胶防水网络实现湿组织和生物电子粘附!

具有强大湿粘附力的水凝胶适用于水性环境中的应用。强调了贻贝足蛋白中疏水性和儿茶酚成分之间的协同作用引起的湿粘附。然而，由于其复杂的结构-性能关系，优化具有多种成分的水凝胶具有挑战性。近日，科研人员通过对一系列疏水性烷基单体和粘性邻苯二酚衍生物的高通量筛选，系统地开发了湿粘性水凝胶。短烷基链通过在粘合剂界面排斥水来促进湿粘合，而长烷基链在水凝胶网络内部形成强疏水相互作用，阻碍或耗散湿粘合的能量。由于邻苯二酚和烷基的协同作用及其免疫调节能力，转录组学分析揭示了含有短烷基链的优化湿粘合剂水凝胶可用于快速止血和伤口愈合。

将导电纳米成分掺入优化的水凝胶中，制成可穿戴设备，用于连续监测游泳期间的人体心电图 (ECG)，以及活体和跳动的猪心脏的原位心外膜心电图。该研究展示了一种高效且通用的多功能湿粘合剂水凝胶分子设计策略。

图 1. 结合各种儿茶酚衍生成分和疏水单体对湿粘合水凝胶进行高通量筛选

图 5. 大鼠和猪模型的止血性能

图 7. 水条件下的生物电子应用。

总结：

该团队开发了一个 HTS 平台，用于系统评估受贻贝启发的疏水性驱动的湿粘合水凝胶中多种成分的结构-性质关系。HTS 平台加速了水凝胶中多种成分的优化。比较了四类具有不同疏水性和儿茶酚衍生成分（36 种组合）的水凝胶的湿粘附性。实验和模拟结果表明，水凝胶的湿粘附力在很大程度上取决于疏水烷基链的长度。疏水烷基链长度的适度增加导致湿粘附强度的增加，并且疏水烷基链长度的进一步增加导致湿粘附强度的降低和对能量耗散的益处较少。

含有 PDA 和 C2 的 PAM 水凝胶表现出最好的湿粘附性能。此外，儿茶酚和烷基通过激活 αvβ3 和 α5β1 整合素协同增强水凝胶的细胞粘附。凭借这些特性，水凝胶在止血和伤口愈合方面表现出优异的性能。更重要的是，随着网络中儿茶酚的加入，水凝胶表现出良好的免疫调节能力，可以抑制炎症和减少异物反应。

此外，在将 pCNT 引入网络后，水凝胶被集成到可穿戴设备中，用于在水下游泳期间连续监测人体心电图，以及对活体和跳动的猪心脏进行原位心外膜心电图监测。目前的研究展示了一种简单、有效和基本的策略，用于开发具有包含多种成分的复杂结构的多功能湿粘合剂水凝胶。

封面来源：图虫创意