天津大学李俊杰教授团队：用于医用缝合线和血液接触医疗器械的强粘性两性离子复合水凝胶漆

图1. CHPs的制备机理及过程。

血栓和感染是导致生物医疗器械服役失败的主要原因，严重时甚至危及患者生命，因此必须要对生物医疗器械的表面进行改性以达到抗凝血和抗感染的作用。两性离子由于其分子中含有等量正负电荷，能够通过离子溶剂化作用形成致密的水合层，在抵抗非特异性蛋白质、血小板、细胞及细菌的粘附方面具有极大优势。

受工业涂料中微凝胶增强原理的启发，近日天津大学化工学院李俊杰教授团队提出了一种简单且通用的两性离子复合水凝胶漆（CHPs）策略。如图1所示，首先通过自由基聚合制备聚（甲基丙烯酸缩水甘油酯-co-磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯-co-3-(三甲氧基甲硅基)甲基丙烯酸丙酯）（pGST）和聚（磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯-co-2-氨基乙基甲基丙烯酸酯）微凝胶。其中环氧基团和硅烷醇基团可作为偶联剂，增强附着力和稳定性。此外，采用氧等离子体处理或多巴胺氧化聚合可将与偶联剂互补的官能团（羟基或氨基）引入基材表面。

在固化过程中，硅醇基团相互缩合，同时与基材上的羟基反应形成硅氧烷键，而环氧基团与微凝胶的氨基交联形成致密网络。得益于互补基团之间共价接枝，CHPs可以通过刷涂、浸渍或喷涂等技术应用于具有任意形状的聚合物、金属及无机基材表面（图2），同时展现出可调的厚度、优异的亲水性和附着力。作为概念验证，该团队进一步展示了CHPs技术在医用手术缝合线及血液接触PVC导管表面的应用。结果表明：涂覆CHP的手术缝合线表现出良好的润滑、药物输送、抗感染和抗纤维胶囊特性。此外，CHP-PVC导管可抑制体外及新西兰兔离体血液循环过程中血栓的形成。

图2. CHPs在各种基材表面上的应用。

作者简介：

本文的通讯作者为天津大学化工学院的李俊杰教授，国家级青年人才。

研究方向：生物材料与组织工程。

主持国家自然科学基金委重点项目（区域联合）、国家重点研发计划课题及省部级等项目20余项；在Nat. Commun., ACS Nano, Adv. Funct. Mater., Biomaterials., Acta Biomaterialia等期刊发表SCI论文100余篇，主编专著5部，获得授权国家发明专利20余件，2项产品进入产业化阶段。本文的共同通讯作者为天津大学化工学院的姚芳莲教授及张宏副教授。本文的第一作者为天津大学化工学院博士研究生姚蒙蒙。

论文信息：

Yao, M., Yan, Z., Sun, X., Guo, B., Yu, C., Zhao, Z., Li, X., Tan, Z., Zhang, H.*, Yao, F.* and Li, J.*, Strongly adhesive zwitterionic composite hydrogel paints for surgical sutures and blood-contacting devices. Acta Biomaterialia, 2023. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2023.05.003 50天开放链接：https://authors.elsevier.com/c/1h41U6CFjZQDAa

本研究得到国家自然科学基金（U20A20261、31971250及32271390）和天津市自然科学基金（20JCYBJC00660和21JCYBJ00560）的资助。