近日，西安建筑科技大学杨琴和周元臻团队联合西北大学李剑利研究团队提出一种新策略，通过双金属酚网络加速水凝胶的动力学，实现抗菌、电疗和伤口监测功能的整合。相关研究成果发表在Advanced Functional Materials上。

该研究提出了一种通过双金属离子增强的策略，用于提升基于多酚的水凝胶在抗菌、导电和机械性能方面的性能。研究制备了一系列具有优异抗菌性、导电性、生物组织粘附性、自愈合性、快速止血和机械稳定性的基于聚丙烯酸（PAA）的多功能水凝胶。这些水凝胶在室温下无需光照或加热即可快速凝胶化，这是由于Al³⁺促进了过硫酸铵（APS）产生的硫酸根自由基，加速了丙烯酸的聚合，从而降低了水凝胶制备的成本。水凝胶的卓越机械稳定性归因于丙烯酸链、Ag-Lig纳米粒子和Al³⁺之间的氢键和金属-配体键的协同效应，这些相互作用在拉伸过程中充当“牺牲键”以耗散能量。由于Ag-Lig的卓越生物组织粘附性，PALA水凝胶展现出对多种亲水性和疏水性材料（如猪皮和人皮）的长期稳定性和湿粘附性，且在人皮上无残留。含有Ag-Lig和Al³⁺的PALA水凝胶展现出更强的抗菌效果，部分Al³⁺和Ag+在水凝胶中破坏细胞壁并杀死细菌。Al³⁺/Al²⁺的存在加速了Ag-Lig中儿茶酚/醌的动态氧化，导致系统持续释放具有杀菌特性的酚羟基，增强了其杀菌特性。体内实验也证实了双金属酚醛网络水凝胶在小鼠中加速了伤口愈合过程。由于PALA水凝胶的强电导率，电刺激（ES）在伤口中均匀分布，这种微电流刺激伤口中深层或表层皮肤细胞的迁移，加速伤口愈合。此外，基于水凝胶的敏感和稳定的传感特性，构建了一个灵活的设备，用于实时监测伤口愈合过程，该设备可以通过观察电阻变化来监测伤口愈合过程。快速愈合显著减少了患者的不适，而实时伤口监测为医生在诊断和治疗中提供了参考。

Al³⁺在双金属酚醛网络水凝胶中显著加速了儿茶酚/醌的可逆动态氧化，为设计实用的新型抗菌敷料提供了理论基础。构建的整合抗菌-电疗-监测伤口治疗和监测设备，促进了软生物电子材料在智能医疗中的进展。

水凝胶用于整合抗菌、电疗和伤口监测。（课题组供图）

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相关论文信息：https://doi.org/10.1002/adfm.202413080