近日，材料科学与工程学院鲁雄教授课题组在国际期刊《Advanced functional materials》(影响因子13.325)上报道了其课题组在粘附增强抗菌水凝胶领域的最新研究成果。
抗生素的滥用引起的抗药性问题一种困扰着人们的生活。抗菌水凝胶的出现为解决抗生素抗药性问题开辟了新道路。目前大部分抗菌水凝胶通常是封载有抗菌药物或者抗菌金属纳米颗粒的水凝胶，这类抗菌水凝胶容易引起抗药性或者由于内脏中金属离子聚集引发病变。另外传统抗菌水凝胶机械性能差也限制了其在生物医学领域的应用。因此研发一种兼具高抗菌效率，生物相容性好，机械性能好的抗菌水凝胶是解决这一问题的有效途径。
针对以上难题，材料科学与工程学院鲁雄教授课题组采用材料基因工程的方法，使用高通量的筛选阴、阳离子的比例，一次性大批量制备出不同比例的基体，通过对材料机械性能进行筛选，最终得到具有较好机械性能的基体材料。由于聚（丙烯酸-co-甲基丙烯酸2-（二甲基氨基）乙酯）水凝胶体系中缺乏具有细胞亲和性的活性基团，因此其生物相容性较差。针对这一问题，在聚（丙烯酸-co-甲基丙烯酸2-（二甲基氨基）乙酯）水凝胶体系引入仿贻贝材料多巴胺来增加材料的细胞亲和性。并对多巴胺单体进行双键化修饰制备双键化多巴胺，解决了该水凝胶细胞/组织亲和性差的问题。为了实现高效抗菌的目的，对壳聚糖进行季铵化修饰 （QCS）增强壳聚糖的抗菌性，并与三元共聚物水凝胶形成互穿网路，进一步增强水凝胶的抗菌性和机械性能，最终得到一种仿贻贝高细胞亲和性、超强，可回复的、接触增强抗菌水凝胶。该水凝胶为解决水凝胶的抗菌性和组织亲和性二者难以平衡的问题提供了一种新的思路。
该研究成果以“Mussel-Inspired Contact-Active Antibacterial Hydrogel with High Cell Affinity, Toughness, and Recoverability”为题在线发表于《Advanced functional materials》。 https://doi.org/10.1002/adfm.201805964。论文第一作者为在读博士研究生甘东林和硕士徐僮
图1. (a)阴阳离子比例的高通量制备以及力学性能筛选。（a）阴阳离子水凝胶阵列的高通量制备以及实物图；(b)水凝胶（红色虚线区域）的压缩强度
图2.水凝胶的设计思路
近年来，鲁雄教授课题组以西南交通大学材料先进技术教育部重点实验室为依托，致力于研究功能性高分子水凝胶在生物医学中的应用。团队承担了多项国家重点研发计划，国家自然科学基金等项目。在国际国内重要学术期刊ACS Nano、Advanced Functional Materials、Small、Chemistry of Materials等具有国际影响力的期刊上发表多篇, 3篇入选ESI高引用论文。申请国家发明专利30余项（已授权10余项）。