具有优异机械强度和可控组分调节特性的双网络（DN）水凝胶在生物医学领域具有广泛的应用范围。然而，DN 水凝胶的组织粘附、皮肤亲和力、自愈和抗菌性能不足以作为皮肤贴剂应用。

最近，南京理工大学冯章启副教授团队制备了多巴胺/氧化锌 (DOPA/ZnO) 掺杂的聚（N-羟乙基丙烯酰胺）（p（HEAA））/琼脂 DN 水凝胶，并将它们组合以获得具有保湿性能的双层水凝胶（两层凝胶）。在掺入 0.86 wt% 的多巴胺 (DOPA) 后，所得的 DOPA/p(HEAA))/琼脂 DN 水凝胶（DOPA@DNG）表现出高拉伸应变（高达 1600%）、优异的自我修复能力和组织粘附性。通过掺入2w/vZnO 纳米粒子 (ZnO NPs) 获得的 ZnO/p(HEAA))/琼脂 DN 水凝胶 (ZnO NG) 具有高拉伸强度 (1.2 MPa)、良好的抗菌能力和低电荷转移阻力。

此外，采用结构紧密的ZnO NG作为两层凝胶的保护层，可以有效减缓水分的过度蒸发，保护DOPA@DNG作为皮肤贴剂的稳定性。证据表明，两层水凝胶具有保水性。将水凝胶在空气中放置 3 天后，保水率仍保持在 50% 以上。这些特性意味着基于 DOPA/ZnO 掺杂的 DN 水凝胶的两层凝胶可用作透皮贴剂，用于药物输送、可穿戴设备和电子皮肤等众多应用。

图 2 (a) DOPA@DNG 的外观，(b) 不同 DOPA 含量的 DOPA@DNG 的力学性能，(c) pH 对力学性能的影响，(d) 性能演示，(e) 温度对 DOPA@DNG 自愈性能的影响。

图 3 DOPA@DNG 的自粘特性。(a) 拉伸附着力测试示意图。(b) DOPA@DNG 与玻璃的剥离强度。(c) DOPA@DNG 对皮肤的粘附。(d) DOPA@DNG 的重力粘附。(e) DOPA@DNG 对手指皮肤的适应性。

图4（a）拉伸应力-应变曲线，（b）自恢复特性，（c）EIS曲线，（d）不同浓度ZnO NG的电阻率图。

图 5 (a) 两层凝胶的制备过程，以及 DOPA@DNG 和 ZnO NG 连接处的光学显微镜图像（插图）。(b) 初始凝胶、DOPA@DNG 和两层凝胶的溶胀试验。(c) 初始凝胶、DOPA@DNG 和两层凝胶在 28°C 和 56% RH 下储存 0 天和 3 天的保水性。

图 6 (a) 拉伸应力-应变曲线。(b) 初始凝胶、DOPA@DNG 和两层凝胶的自愈特性。(c) 水凝胶（初始凝胶、DOPA@DNG、两层凝胶）在各种表面上的粘合强度。(d) 水凝胶紧密粘附在各种基材表面之间，包括磁铁、玻璃、皮肤、叶子、圆柱形玻璃、磨砂塑料、聚四氟乙烯和塑料。(e) 两层凝胶的电导率。

图8 初始凝胶（A）、ZnO NG（B）、DOPA@DNG（C）和两层凝胶（D）的抗菌性能：（a）抑菌圈；(b) OD 值。

该团队构建了一种具有良好抗菌性能、持续粘附性和超高皮肤环境适应性的功能性组织贴片的两层凝胶。二层凝胶由于以DOPA为基础的儿茶酚基具有良好的自修复和自粘作用，具有较高的亲肤性和抗损伤性，解决了传统水凝胶贴片的粘连问题。ZnO NPs的引入提高了水凝胶的导电性和抗菌性能，降低了患者感染的可能性。重要的是，双层水凝胶结构的存在有效地减缓了粘合剂层水凝胶的失水，并赋予了贴片长期保湿的特性。结合了 DOPA 的自粘性、ZnO NPs 的抗菌性能和双层结构的保湿性能的两层凝胶被认为非常有希望用于组织工程和微电子等不同临床应用的透皮贴剂。

参考文献：

doi.org/10.1039/D1TB00822F

版权声明：「高分子材料科学」旨在分享学习交流高分子聚合物材料学等领域的研究进展。编辑水平有限，上述仅代表个人观点。投稿，荐稿或合作请后台联系编辑。感谢各位关注！