自愈|双网络水凝胶!超强自愈、保水、抗菌、粘附，专为透皮贴剂设计

介绍
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。

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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。

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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。
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图1(a)合成机理，(b)DOPA@DNG的合成路线。
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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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图 7 防污机理和自洁性能测试。

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