《AHM》华南理工付时雨：β-环糊精双面粘附多功能水凝胶

功能性伤口敷料的开发依赖于多种材料，如橡胶、支架、薄膜、泡沫、海绵及水凝胶。其中，水凝胶因其优异的亲水性、柔软性、生物相容性及可形成湿润愈合环境的能力，成为最有前景的材料。理想的伤口敷料应具备良好的生物相容性、足够的机械强度、适应不规则伤口的柔韧性、适当的抗氧化性能、控释药物能力以及良好的粘附性能。然而，由单一成分合成的水凝胶常因机械性能差、组织粘附力弱及应对机械扰动（如关节活动）能力不足而限制了其在临床中的应用。

具有较低临界溶液温度（LCST，32℃）的聚（N-异丙基丙烯酰胺）是不规则伤口应用的理想候选材料。但其机械性能及组织结合能力仍需提升。为了增强性能，研究者常引入双网络结构或互穿网络和超分子相互作用。但多数方法如涂层法、浸泡法、多层层压法等操作繁琐、成本高、重复性差。此外，传统设计多强调整体粘附强度，却忽视了敷料与外界污染物接触面所需的抗粘附性，这对于防止伤口污染尤为关键。

针对上述问题，华南理工大学的付时雨教授团队设计并合成了一种基于改性β-环糊精（β-CD）的超分子双响应Janus水凝胶敷料（CACN），采用两步法构建主/次双网络结构。主网络由PAA与β-CD结合，次网络由PNIPAM与CMC结合，不仅增强了机械强度、延展性和组织粘附性，还改善了生物降解性和细胞相容性。通过温度响应溶胶-凝胶转变，CACN水凝胶在接触伤口时形成强粘附，而外层因PNIPAM疏水段的胶束结构呈现低粘附性，实现了不对称粘附特性。此外，该水凝胶还具备自愈合能力、成膜性、抗氧化性和控释药物功能，有望在伤口敷料、组织粘合剂等临床应用中发挥显著优势。该工作以“Fabrication of Janus-adhesion Multifunctional Hydrogel Based on β-cyclodextrin for Wound Dressing”为题发表于25年的Advanced Healthcare Materials上。

【制备流程】

制备β-CD-A：使用乙酰氯对β-环糊精（β-CD）进行修饰，得到β-CD-A，该物质可以与丙烯酸（AA）进行共聚以提高药物的携带和释放能力。

共聚形成β-CD-A-g-PAA：将β-CD-A与丙烯酸（AA）进行自由基共聚，得到β-CD-A-g-PAA。这一聚合过程增强了环糊精的稳定性，提高了凝胶的亲水性、拉伸性和药物释放效果，并提供了多个非共价交联位点，有助于提升机械性能。

制备 CACN 水凝胶：将β-CD-A-g-PAA溶液与羧甲基纤维素（CMC）溶液和N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）混合，再加入引发剂过硫酸铵（APS）和交联剂N,N,N',N'-四甲基乙二胺（TEMED），形成具有互穿网络结构的β-CD-A-g-PAA/CMC/PNIPAM水凝胶（CACN）。

【文章亮点】

创新性的Janus水凝胶开发：在伤口处能稳定黏附，而在外部环境则失去黏附性，减少了杂质的积累，降低了伤口感染和二次损伤的风险，这在伤口敷料领域是一个重要的创新突破。

温度响应性与自修复能力：CACN水凝胶能够在低温下自修复，并且具有抗氧化特性和良好的生物相容性，可以持续、稳定地释放活性药物，为伤口愈合提供了更佳的条件。

多重复合网络结构：水凝胶采用了互穿网络结构，其中主网络由聚丙烯酸（PAA）与修饰后的β-CD组成，次级网络则包含聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）与羧甲基纤维素（CMC）。这种结构设计不仅增强了水凝胶的机械强度，还使其具备更好的柔韧性、黏附性和药物释放性能。

多功能集成体系创新：该水凝胶集成了多种功能，包括良好的机械强度、适宜的黏附性、可控的药物释放、抗氧化性、生物相容性以及温度响应性等，能够满足伤口敷料在不同方面的复杂需求，为伤口管理提供了一种全面的解决方案。

图1：CACN水凝胶的温度响应性行为及伤口敷料应用示意图

图2：CACN水凝胶的制备与结构表征

图3：CACN水凝胶的流变学特性分析

图4：水凝胶的黏附性能测试

图5：水凝胶的拉伸性能测试

图6：水凝胶的压缩性能测试

图7：水凝胶的药物释放行为研究

图8：水凝胶的生物相容性评估

图9：水凝胶的伤口愈合效果分析

参考文献：

J. Shen, S. Fu, X. Liu, S. Tian, Z. Yi, Y. Wang, Fabrication of Janus-adhesion Multifunctional Hydrogel Based on β-cyclodextrin for Wound Dressing. Adv. Healthcare Mater. 2025, 2500600.

论文链接：

https://doi.org/10.1002/adhm.202500600