皮肤作为人体面积最大的防御屏障，在保护人体器官和组织免受外部损伤方面发挥着不可替代的作用。然而，日常生活中皮肤经常遭受外伤、烧伤、损伤等物理损伤，产生创伤面并导致大量出血。目前，迫切需要开发集多功能于一体的可黏附水凝胶伤口敷料，包括柔性、可拉伸、自愈合、抗菌、清除自由基和生物兼容性等特性，以降低临床实践中创伤组织的出血量，防止细菌感染。

       近日，大连工业大学轻工与化学工程学院王海松教授团队受贻贝粘附化学的启发，提出了一种具有典型多级孔结构的壳聚糖基水凝胶（DCS-PEGSH凝胶），DCS-PEGSH凝胶由3-（3,4-二羟基苯基）丙酸改性壳聚糖（DCS）交联对羟基苯甲醛封端葵二酸聚乙二酯组成。这种生物水凝胶显示出良好的细胞相容性（细胞存活率≥80%）、合适的拉伸性（780%）和血液吸收性（1300%± 50%）。此外，强大的粘附力（68.5kPa）保证了水凝胶在皮肤表面的牢固粘附，并能够迅速在出血创面形成血液封闭屏障促进快速止血。与商业壳聚糖止血海绵（288s，BCI65）相比，水凝胶具有更短的凝血时间（50s）和更低的凝血指数（BCI，41）。该研究为开发具有自粘、自愈合、拉伸性、生物相容性、抗菌和抗氧化性能的壳聚糖基水凝胶提供了新思路，丰富了壳聚糖在快速止血中的生物医学应用。

       合成机理：首先，利用邻苯二酚对壳聚糖进行改性使其分子结构无限接近于贻贝粘附蛋白（赖氨酸，图1a）。然后，通过两次封端的方法合成一种带高活性苯基甲醛的高分子前驱体（图1b）。最后，将两种前驱体在室温下混合即可形成具有高粘附能力的坚韧水凝胶（图1c)。由于壳聚糖分子结构中氨基和PEGSH前驱体中高活性苯基甲醛的存在，凝胶网络中可形成可逆的瞬时多重物理相互作用，这为水凝胶高强度和自愈合的实现提供了可能。

图1. DCS/PEGSH 物理杂化水凝胶制备示意图及前驱体合成机理

       柔性可拉伸特性：DCS/PEGDSHDCS-PEGSH复合水凝胶的拉伸强度随着PEGSH含量的增加而逐渐增强（图2a水凝胶拉伸应力-应变曲线）。这是因为在水凝胶内形成了更多由氢键连接的交联位点、动态可逆席夫碱和更致密均匀的多孔网络结构。适当的拉伸应力（<400kPa）和高延展性（780%）使水凝胶在用于治疗关节和四肢紧急出血时优势明显。并且具有优良的压缩变形和恢复行为（图2d），当压缩应变不超过81%时，撤去应力后的水凝胶可以完全恢复。此外，水凝胶在拉伸、打结、扭曲和弯曲等外力作用下的均显示出良好变形恢复能力（图 2g），在代替传统的医用绷带及创可贴止方面显示出一定应用潜力。

图2. DCS/PEGSH系列水凝胶的机械性能。

       自修复特性：DCS/PEGSH水凝胶由动态可逆席夫碱和多种可逆物理相互作用构成，包括氢键、π-π堆叠等。物理相互作用的可逆特征使它们能够在断裂时动态地重新形成，从而有助于实现在无外界刺激下的自愈合行为。为了直观地展示水凝胶的自愈过程，我们进行了宏观自愈过程并由数码相机记录愈合情况。如图3a所示，用刀将方形试样分成两部分，将新鲜的切口简单对接并放入模具中，在室温下自愈。6h后，切口明显修复且划痕完全消失。更重要的是，自修复水凝胶可以承受与原始水凝胶几乎相同的加载应力（图3b），水凝胶的自修复效率超过90%（图3c ）。

图3. DCS/PEGSH1.0 水凝胶的自愈性能。(a) 水凝胶宏观自愈行为的展示，(b) 不同愈合时间水凝胶的代表性应力-应变曲线，(c) 30 分钟后水凝胶的愈合效率，(d-e) 周期性地将应变从 1% 交替到 800% 时水凝胶的流变特性。

       黏附特性：如图4abd所示，当水凝胶附着在关节上时，它可以自由运动而不会脱落。图4c显示了水凝胶的粘合强度，它对戴橡胶手套的手指具有足够的附着力，在不使用额外粘合剂的情况下实现了凝胶300%的可逆拉伸应变而不脱落。这种DCS/PEGSH杂化水凝胶可以像贻贝一样直接粘附在皮肤表面，并且可以很容易地去除而没有任何残留。

图4. DCS/PEGSH 杂化水凝胶的粘合性能及与之前报道的相关工作水凝胶综合性能比较。

       止血特性：图5的模拟试验直观地展示了DCS/PEGSH水凝胶的宏观止血能力。图5d、g、j为具体示意图，显示水凝胶可稳定湿粘附在出血部位，不会因血液润胀而脱落。与市售壳聚糖止血海绵相比，该水凝胶具有更快的凝血速度和更低的BCI指数（图c），这可能是因为具有强粘附性的水凝胶可以有效地粘附体外出血中的红细胞，并且规则的多孔网络结构有助于捕获和聚集红细胞，促进聚糖蛋白网络的形成，为止血过程提供了协同作用。如图5e和图5f所示，与对照组相比，水凝胶处理的切口模型出血量显著减少。因此，应用该策略来制造具有强粘附性、强机械强度和自愈合功能的水凝胶，为生物医学材料的新应用提供了参考。

图5. 水凝胶溶血率和止血能力评价。(a) DCS/PEGSH 水凝胶的凝血时间、(b) 溶血率和 (c) BCI, (d) 建立小鼠肝脏切口模型、(g) 尾部截肢模型和 (j) 足外伤模型, (e, h, k) 不同模型下水凝胶的出血照片和 (f, i, l) 动态止血能力。