沒有化學(xué)反應(yīng)也能粘合！《AM》：具有“分擔(dān)負(fù)荷”作用的粘性水凝膠，可作為組織繃帶用于藥物和細(xì)胞的輸送
具有高水含量和生物相容性的水凝膠在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有多種應(yīng)用，例如癌癥，糖尿病，和心血管疾病。將粘合性能納入水凝膠可以顯著擴(kuò)展應(yīng)用。盡管所有先前的工作都清楚地表明了粘合水凝膠的巨大潛力，但粘合主要是基于水凝膠與基材之間的直接化學(xué)反應(yīng)，并且會散發(fā)大量能量。還開發(fā)了基于物理相互作用的粘合劑水凝膠，例如涉及貽貝啟發(fā)的鄰苯二酚官能團(tuán)的粘合劑。但是，鄰苯二酚基團(tuán)很容易被空氣中的氧氣氧化為醌基團(tuán)，這可能會限制它們的長期和可重復(fù)的粘合性能。日前，康奈爾大學(xué)Minglin Ma團(tuán)隊報告了一種新型的具有高氫鍵密度的粘性水凝膠，該凝膠利用了“三重氫鍵簇”（THBC）的負(fù)載分擔(dān)效應(yīng)。當(dāng)作為側(cè)基結(jié)合到水凝膠基質(zhì)中時，即使沒有任何化學(xué)反應(yīng)，THBC也會導(dǎo)致水凝膠對包括玻璃和薄紙在內(nèi)的一系列表面產(chǎn)生強力粘附。基于這種水凝膠，進(jìn)一步開發(fā)了兩種創(chuàng)新的，繃帶狀的治療性醫(yī)療器械，分別用于治療肝癌和1型糖尿病。。相關(guān)工作以“An Adhesive Hydrogel with“Load‐Sharing” Effect as Tissue Bandages for Drug and Cell Delivery”為題發(fā)表在《Adv. Mater》上。Delivery”為題發(fā)表在《Adv. Mater》上。
THBC粘合水凝膠的合成研究人員將THMA與APMA進(jìn)行了共聚，可促進(jìn)交聯(lián)和鹽置換。THBC粘合劑水凝膠可粘附在各種表面上，例如玻璃，塑料，聚四氟乙烯（PTFE），不銹鋼，木材和橡膠。此外，含80％THMA的p（APMA- co‐THMA）水凝膠對小鼠肝臟也具有高度粘附性。
粘合水凝膠示意圖
由于離子性質(zhì)而引起的STTP交聯(lián)在生理條件下（例如，在鹽水中）缺乏必要的穩(wěn)定性，這使其在長期體內(nèi)應(yīng)用中具有挑戰(zhàn)性。因此，研究人使用氧化葡聚糖（Dex-CHO）來化學(xué)交聯(lián)相同的p（APMA-co- THMA）共聚物，以增強其穩(wěn)定性。
Dex-CHO交聯(lián)形成可生物降解的粘合劑水凝膠的示意圖THBC粘合水凝膠應(yīng)用為了利用組織粘附特性并證明水凝膠的治療潛力，研究人員設(shè)計了具有器官特異性，持續(xù)藥物釋放的內(nèi)部繃帶，并在首次應(yīng)用肝癌時選擇了其作為模型，發(fā)現(xiàn)p（APMA- co -THMA）/Dex-CHO粘合水凝膠繃帶可以使藥物直接釋放到肝臟，減輕快速清除率，并改善腫瘤吸收。
藥物釋放繃帶為了評估粘性水凝膠繃帶是否可以抑制腫瘤生長并提高生存率，研究人員進(jìn)行了長期實驗，治療患有原位Luc-HepG2肝腫瘤的SCID小鼠。發(fā)現(xiàn)使用水凝膠繃帶將順鉑以持續(xù)方式直接遞送至腫瘤部位可以帶來更高的治療效果，而副作用更少。
水凝膠繃帶遞送順鉑為了證明內(nèi)部水凝膠繃帶的多功能性，研究人員探索了用于1型糖尿病（T1D）治療的胰島素產(chǎn)生細(xì)胞的遞送。開發(fā)了一種“細(xì)胞繃帶”，其中使用p（APMA- co- THMA）粘合水凝膠將包裹胰島的藻酸鹽水凝膠薄板粘合到腹膜腔內(nèi)的體壁上。使用這種雙層水凝膠繃帶，將大鼠胰島遞送到化學(xué)誘導(dǎo)的糖尿病C57BL / 6小鼠中。在藻酸鹽層中可見具有高活力的胰島。移植后不久，所有糖尿病小鼠的血糖（BG）水平均降至正常血糖范圍。
胰島繃帶總結(jié)研究人員開發(fā)的水凝膠粘附機理歸因于氫鍵的高密度和THBC的獨特ELS構(gòu)型。在水凝膠中，氫鍵可能會在界面和主體中形成，從而在兩個地方都耗散能量。與存在相同密度的鍵但均勻分布在界面上的情況相比，粘合劑層的ELS效果導(dǎo)致更強的粘合力。研究人員利用了體內(nèi)對組織的穩(wěn)定粘附力，并設(shè)計了內(nèi)部繃帶用于抗腫瘤藥物遞送或1型糖尿病細(xì)胞替代治療。雖然需要更多的工作來將粘合劑水凝膠轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用，但這項研究提供了其在開發(fā)用于藥物和細(xì)胞遞送的內(nèi)部繃帶方面的潛在用途的概念證明。更多濾芯膠請訪問s1l6e.cn
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