一种湿性粘附水凝胶材料及其制备方法和应用

一种湿性粘附水凝胶材料及其制备方法和应用技术领域本发明属于高分子生物材料技术领域，具体涉及仿生湿性粘附水凝胶，适用于潮湿生物组织、水下湿表面的粘附、止血、伤口修复与柔性传感，解决普通水凝胶在湿润界面因水合层阻隔，粘附力急剧下降的痛点。背景技术普通胶黏剂、常规水凝胶在潮湿组织表面，界面会形成一层水分子层，阻碍胶黏基团与基体接触，湿粘附强度极低。贻贝仿生邻苯二酚（儿茶酚）结构是湿粘附经典设计，但是纯儿茶酚改性水凝胶存在力学弱、易氧化、抗溶胀差等缺陷。临床和工程上亟需一种可快速排走界面水层、强湿粘附、良好韧性、生物相容、可按需脱粘的水凝胶材料，用于湿伤口、体内组织封闭、水下构件粘接等场景。发明内容发明目的提供一种湿性粘附水凝胶材料及其制备方法，该水凝胶可以快速置换湿表面水膜，依靠动态共价键+多重物理协同作用，在湿润组织/水下基体实现稳定粘附，兼具高断裂韧性、可降解、低细胞毒性，可用于医用敷料、组织免缝合密封、水下粘接、柔性可穿戴传感器。技术方案1.湿性粘附水凝胶（原料组成，质量份）主基质单体：丙烯酰胺（AM）10～20份粘附功能单体：邻苯二酚改性壳聚糖（CHI-C）2～6份（贻贝仿生，提供儿茶酚基团）辅助共聚单体：丙烯酸（AA）1～4份交联剂：N,N'-亚甲基双丙烯酰胺（MBAA）0.02～0.08份动态配位组分：单宁酸0.3～1份光引发剂：Irgacure11730.2～0.6份溶剂：去离子水70～85份

可选添加：β-甘油磷酸钠、抗菌季铵盐、纳米黏土（提升力学与抗菌）网络结构：共价交联主网络+金属/酚配位+氢键+π-π堆积物理次级网络。儿茶酚基团可以在湿态下氧化形成醌基，与组织氨基发生席夫碱共价结合；单宁酸与高分子链形成大量动态氢键、酚-金属配位，耗散断裂能量，提升凝胶韧性；水凝胶表面亲水基团可快速吸收界面游离水，消除湿表面水合层，实现湿性粘附。2.制备方法1）改性粘附大分子制备：壳聚糖与3,4-二羟基苯甲酸在EDC/NHS活化体系反应，接枝邻苯二酚基团，透析冻干，得到邻苯二酚改性壳聚糖CHI-C。

2）预聚液配制：将CHI-C溶于去离子水，搅拌溶解；依次加入丙烯酰胺、丙烯酸、单宁酸，充分搅拌；再加入交联剂MBAA、光引发剂，搅拌均匀，超声脱泡5～15min。

3）成型交联：将预聚液注入模具，紫外光照射（365nm，5～30min），原位光聚合交联成型，得到块状湿性粘附水凝胶。

4）后处理：去离子水浸泡除去未反应单体，真空保存。备选方案（热引发体系）：引发剂替换为过硫酸铵+四甲基乙二胺，30～40℃水浴原位成胶，适合体内原位注射成型。3.材料核心性能湿态粘附：湿润猪皮组织粘附韧性600~850J/m²，水下湿表面稳定粘附；力学性能：断裂强度150～300kPa，可拉伸、抗撕裂；生物性能：细胞低毒，可缓慢降解；功能：止血、封闭创面，可通过pH或葡萄糖刺激实现可控脱粘，减少换药二次损伤；抗溶胀：在体液中溶胀率可控，不会过度膨胀挤压组织。4.应用生物医学（主要应用）湿创面敷料：渗出液较多的伤口、烧伤、慢性溃疡；手术免缝合密封：脏器、软组织切口封闭，止血，替代部分缝合线；可穿戴柔性传感器：贴附潮湿皮肤，作为导电凝胶电极；防粘连膜、药物缓释载体。工程湿粘附水下构件、潮湿岩石、潮湿混凝土表面粘接修补；水下文物提取临时固定、海洋潮湿界面粘接。有益效果多重协同粘附机制：氢键、配位键、席夫碱共价键共同作用，直接突破湿表面水膜障碍，在有水环境依然保持强粘附，不同于普通干胶。双网络结构兼顾强粘附+高韧性，解决传统湿粘附凝胶“粘而不牢，容易断裂”的矛盾。原料生物相容性好，可降解，无明显细胞毒性；可原位光固化或注射热固化，适配体外敷贴与体内微创场景。动态可逆交联，可实现按需脱粘，换药时无痛剥离；可复合抗菌、促愈合组分，拓展多功能。权利要求书（简写）一种湿性粘附水凝胶材料，其特征在于，原料包括：丙烯酰胺、邻苯二酚改性壳聚糖、丙烯酸、单宁酸、交联剂、光引发剂与去离子水；所述水凝胶具有共价交联网络与动态酚-金属配位、氢键物理交联的双网络结构。根据权利要求1所述湿性粘附水凝胶材料的制备方法，包括：制备邻苯二酚改性壳聚糖；配制预聚液；脱泡；紫外光原位交联成型；纯化。根据权利要求1所述湿性粘附水凝胶在伤口敷料、软组织创面封闭、水下湿表面粘接、柔性皮肤电极中的应用。附图简要说明（可绘图）图1：湿性粘附水凝胶结构示意图（儿茶酚基团、双网络、界面排水粘附机理）

图2：水凝胶对湿润组织粘附测试示意图

图3：应力-应变曲线；湿粘附力对比图；细胞毒性、降解性能测试图说明书摘要本发明公开了一种湿性粘附水凝胶材料及其制备方法和应用，属于高分子生物材料。该水凝胶以丙烯酰胺、邻苯二酚改性壳聚糖为主，单宁酸作为动态交联组分，光引发原位聚合，构建共价-物理双网络水凝胶。本水凝胶可快速清除湿