100%固含UV醫(yī)用膠，可水下使用，粘接強(qiáng)度比商用CA膠高4倍
隨著科技的日益進(jìn)步，醫(yī)療手段越來(lái)越發(fā)達(dá)，科學(xué)家們陸續(xù)研究出醫(yī)用膠黏劑，用于愈合傷口，以代替耗時(shí)更長(zhǎng)的針線縫合。
2020年，江南大學(xué)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)在《生物大分子》發(fā)表了“Photocurable Hyperbranched Polymer Medical Glue for Water-Resistant Bonding”，介紹了無(wú)溶劑光固化醫(yī)用膠黏劑。
這款醫(yī)用膠黏劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)與制備方式如下所示：
首先，使用雙官能度的丙烯酸酯單體(AA')與三官能度的硫醇單體(B3)合成端部帶硫醇反應(yīng)基團(tuán)的超支化聚合物HBPTE；如果AA'為丙烯酸酯單體2-(acryloyloxy)ethyl methacrylate，則得到HBPTE1；如果AA'為丙烯酸酯單體3-(acryloyloxy)-2-hydroxypropyl methacrylate，則得到聚合物HBPTE2。
接著，將HBPTE與帶碳碳雙鍵的聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(PEGDMA)、光引發(fā)劑混合均勻，即可得到醫(yī)用UV膠，只需要把醫(yī)用UV膠涂覆在傷口上，并照射紫外燈，便可“封鎖”傷口，立即止血。
通過(guò)超支化的技術(shù)路徑，所制備的醫(yī)用UV膠粘度較低，從而避免了有機(jī)溶劑的使用，達(dá)到了100%固含的目標(biāo)。
此外，該醫(yī)用UV膠可以通過(guò)改變PEGDMA與HBPTE的比例 （即-C=C/-SH）來(lái)調(diào)整膠黏劑的粘度、凝膠時(shí)間、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、力學(xué)性能、親疏水性以及對(duì)生物皮膚的粘接性能。
(Left): Lap shear strength of the HBPTE glue to dry porcine skin，"porcine skin-adhesive-glass" sandwich-like specimen. (Right): Underwater adhesive strength of HBPTE1-0.2, HBPTE2-0.2, fibrin glue, and CA glue on porcine skin before and after 2 weeks of immersion in PBS.
從左圖可以看見(jiàn)，無(wú)論是HBPTE1還是HBPET2制備的醫(yī)用UV膠，隨著PEGDMA與HBPTE的比例提高，UV膠對(duì)豬皮的粘接強(qiáng)度皆發(fā)生下降。
研究者認(rèn)為這與以下原因有關(guān)：
1）PEGDMA含量的增加（即-C=C基團(tuán)的增多），讓UV膠在光固化后的交聯(lián)密度增加，引起豬皮-膠黏劑界面間的應(yīng)力集中，從而導(dǎo)致了豬皮與膠黏劑之間的剝落。
2）HBPET的-SH基團(tuán)可以與豬皮表面形成氫鍵以及二硫橋鍵，加強(qiáng)與豬皮的粘接性能。
HBPET2制備的UV膠比HBPTE1擁有較高的粘接性能，與各自使用的丙烯酸酯單體有關(guān)，前者的丙烯酸酯單體中帶有-OH，可以加強(qiáng)與皮膚的粘接力。
上述右圖顯示的是在水中粘接固化后強(qiáng)度以及在固化后繼續(xù)浸泡2周以后的粘接強(qiáng)度對(duì)比。圖中可見(jiàn)，HBPET制備的醫(yī)用膠在水下操作粘接時(shí)，要比商業(yè)化的纖維蛋白膠和氰基丙烯酸酯粘擁有更高的水下粘接力。另外，前者還有較高的耐水性性能，即使在浸泡2周后，HBPET醫(yī)用UV膠依舊有著較高的粘接強(qiáng)度，比后者兩款商業(yè)化膠水的粘接強(qiáng)度要高好幾倍！
觀察仔細(xì)的讀者可能會(huì)留意到，右圖中的HBPET2的粘接強(qiáng)度卻比HBPET1的要低，然而左圖的實(shí)驗(yàn)中，HBPET2明明要比HBPET1要高的，這究竟是怎么回事？
這得要了解整個(gè)粘接過(guò)程以及膠水結(jié)構(gòu)：左圖的粘接操作是在大氣環(huán)境中進(jìn)行，右圖的粘接操作則是全程在水下進(jìn)行；而HBPET2的化學(xué)結(jié)構(gòu)比HBPET1要多了-OH基團(tuán)，導(dǎo)致HBPET2的親水性要比HBPET1要高，因此在水中操作粘接時(shí)，HBPET2所制備的UV膠與豬皮的界面之間會(huì)殘留一些水分子，形成一層水分子層，類似于潤(rùn)滑層的效果，從而降低了HBPET2在水中粘接時(shí)的粘接性能。
總的來(lái)說(shuō)，這款醫(yī)用UV膠比商用CA膠有著更高的粘接能力和持久的耐水性能，在醫(yī)用膠領(lǐng)域有著潛在的發(fā)展前景。
全文鏈接：
https://dx.doi.org/10.1021/acs.biomac.0c01302
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