【摘要】
电粘附，即由电场引起的粘附，发生在非粘性阳离子和阴离子水凝胶之间。最近，马里兰大学Srinivasa R. Raghavan教授团队展示了阳离子凝胶和动物（牛）组织之间的电粘附。当凝胶和组织在电场（DC，10 V）下放置 20 s 时，它们会强烈粘附，此后这种粘附会无限期地持续下去。
施加反向极性的 DC 场可消除粘附。电粘附作用于主动脉、角膜、肺和软骨。团队展示了使用电粘附来密封组织或阴离子凝胶模型中的切口或撕裂。电黏附凝胶贴片在牛主动脉的开口上提供了强大的密封，凝胶套管能够重新连接切断的凝胶管的碎片。这些研究增加了在手术中使用电粘附的可能性，同时避免了缝合的需要。优点包括根据指令实现粘附的能力，以及在出现错误时逆转这种粘附的能力。相关论文以题为Reversible electroadhesion of hydrogels to animal tissues for suture-less repair of cuts or tears发表在《Nature Communications》上。
【主图导读】
图1：电粘附研究中使用的凝胶。
图2：QDM（阳离子）凝胶条与 Alg 管的电粘附。
图3：QDM 凝胶的电粘附以修补 Alg 管壁上的切口
图4：管子的两个切断部分的电气“缝合”。
图 5：QDM 凝胶与牛组织的电粘附。
图6：使用搭接剪切协议测量粘合强度。
图7：QDM 凝胶电粘附到主动脉开口处。
【总结】
在这项研究中，该团队证明了电粘附现象可以应用于新材料和几何形状。团队使用了阳离子(QDM) 凝胶和动物（牛）组织。凝胶和组织彼此接触，并以 E+G+T–E–方向与电极接触（即，阳离子凝胶 G+接触正极 E+，组织 T–接触负极 E–）。然后施加 10 V 的直流电压 20 s，随后凝胶牢固地粘附在组织上，并且在关闭电场后粘附仍然存在。通过搭接剪切测试测量的 QDM 凝胶和牛主动脉之间的粘附强度为 ~ 20 kPa。除主动脉外，电粘附还适用于角膜、肺、软骨以及某些类型的骨骼肌和肌腱。只有阳离子凝胶可以电粘附到组织上，这意味着组织具有阴离子特性。此外，如果将电粘附的凝胶-组织对放置在极性相反的场中，则粘附力会丧失，两者可能会分开。
然后该团队又探索了使用电粘附来密封管中切口或撕裂的可能性。在这方面的初步实验是用阴离子Alg 凝胶管作为模型系统进行的。在极端情况下，使用电粘附 QDM 凝胶条连接两个切断的 Alg 管，该凝胶条足够灵活，可以在跨越切割段的同时环绕管。以类似的方式，在牛主动脉的情况下，QDM 凝胶被电粘附在组织的开口上（对应于小动脉）。在这两种情况下，电粘附贴片提供了坚固耐用的密封，允许流体直接流过管腔。这些研究增加了在未来使用电粘附进行手术修复的可能性。使用牢固粘附的凝胶贴片可以避免在许多外科手术中使用缝合线或钉书钉。根据指令通过电场实现粘附的能力，以及在出现错误时逆转粘附的能力，可以使手术以快速、持久和精确的方式进行。未来的工作将解决上一节中提到的挑战，然后才能将该技术用于临床应用（例如凝胶生物相容性和免疫耐受性）。
参考文献
doi.org/10.1038/s41467-021-24022-x
原文刊载于【高分子材料科学】公众号
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