大连理工董旭峰/庄熙晶： 明胶/锂皂石/单宁酸复合抗菌水凝胶用作止血敷料

开发理想的止血材料对于加快伤口愈合、减轻患者痛苦具有重要意义。但目前的止血材料大多功效单一，难以同时解决止血过程中的细菌感染和渗 出 液渗漏问题 。

大连理工大学 董旭峰 教授和大连理工大学 附属 中心医院 庄熙晶 主任团队 合作， 开发了具有优异机械性能和抗菌性能的明胶 / 单宁酸 / 锂皂石（ GTL ）止血水凝胶。合成锂皂石和单宁酸的协同分级交联结构赋予水凝胶良好的机械性能，包括与离体皮肤相当的断裂伸长率 (360%) 和弹性模量 (10.9 kPa) 。此外，锂皂石的引入有效控制了单宁酸的释放量和速率，使材料具有优异的生物相容性。此外， GTL 水凝胶表现出理想的抗菌效果，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均具有良好的抑制作用。 值得注意的是， 该水凝胶的体外凝血指数为 15.7% ，具有良好的凝血性能和优异的细胞粘附性，是一种很有前景的止血抗菌敷料 。 该研究以 “ Hierarchically cross-linked Gelatin/Tannic acid/Laponite hybrid antimicrobial hydrogel for hemostatic dressings ” 为题发表在 2023 年的《 Composites Communications 》上。

【文章亮点 】

（1） 与脆弱的纯明胶水凝胶相比，单宁酸和锂皂石为水凝胶带来了新的相互作用，如共价键和氢键， 这些相互作用与明胶分子的螺旋纠缠形成了独特的层次交联网络，赋予了水凝胶理想的机械强度 。

（2） 锂皂石和单宁酸的协同作用实现了单宁酸的程序化释放，并为水凝胶提供了理想的止血和抗菌性能 。

（3） 该天然动植物 GTL 水凝胶降解后可被人体吸收，实现材料无害化处理和绿色循环利用 。

（4） GTL 水凝胶具有极低的细胞毒性 。体外凝血性能试验表明， GTL 水凝胶周围的凝块颜色较深，促凝效果较好。

【制备工艺 】

1. 单宁酸交联明胶水凝胶的制备 ：将 10 g 明胶加入 50 mL 去离子水中， 60℃ 加热搅拌 1 h ，得到明胶溶液。然后用 1M NaOH 溶液将溶液的 pH 调至 10 。将 2 g 单宁酸均匀溶解于 10ml 去离子水中，并将 pH 值调 至 10 。随后将上述明胶溶液、单宁酸溶液、去离子水按一定比例混合，在 60℃ 下连续搅拌 3 h 。将混合物的 pH 调至弱碱性 (pH=8) ，在 4℃ 的环境中放置 1h ，得到单宁酸交联水凝胶。

2. GTL 水凝胶的制备 ：将一定量的明胶 / 单宁酸混合溶液倒入圆底烧瓶中。剧烈搅拌后，分几份加入锂皂石（ LP ），继续搅拌 20 分钟。然后将混合溶液调整为弱碱性，在 4℃ 环境中再放置 1 h ，得到最终的 GTL 水凝胶。锂皂石的数量决定了凝胶的命名， 0.5% LP 凝胶命名为 GTL-0.5%AP 。

图 1. GTL水凝胶的制备工艺及其内部交联结构。

图 2. GTL水凝胶性能表征。

图 3. (a) GEL-1%TA和GTL水凝胶的粗糙度。(b, c)纯明胶、GEL-1%TA和GTL水凝胶的接触角。(d)不同锂皂石浓度下GTL水凝胶浸出液的颜色变化。(e) GTL水凝胶浸出液在392 nm处的OD值。(f) GEL-1%TA和GTL水凝胶的降解行为。(g) GTL水凝胶的绿色循环降解过程。