Advanced Materials:突破水化层限制-水促发的超支化聚合物“万能胶”:从水下强粘附到快速密封止血

水下黏合剂无论在日常生活中还是工业生产中都具有非常重要的应用价值,但是在水中,被粘基质表面往往会形成一层水化层,从而阻止黏合剂和基质表面的相互作用,严重影响黏附强度,打破水化层限制,实现水下快速强黏附仍然是一个挑战。

近日,天津大学刘文广教授团队设计了一种水促发的超支化聚合物通用黏合剂,该黏合剂遇水即粘,不仅可以实现在水下对多种基质的强黏附,并且利用模块化反应在该黏合剂体系中引入长链烷基胺还可实现对动脉血管以及深度不规则伤口的快速止血。通过使用季戊四醇四丙烯酸酯(PETEA)、短链聚乙二醇二丙烯酸酯和多巴胺盐酸盐进行三元迈克尔加成反应,制备了一种同时具有疏水骨架和亲水官能团的超支化聚合物黏合剂(HBPA)。HBPA在遇到水后其疏水骨架会发生收缩,超支化聚合物发生凝聚从而快速排除基质表面的水分,而较亲水的邻苯二酚则会更多地暴露在外,从而与基质之间充分接触,通过氢键、π-π堆积以及静电相互作用等实现快速黏附。

并且,HBPA黏合剂可以完全在水下使用操作,在各种水环境中(海水、PBS、pH为3-11的水介质),不需要任何外界刺激,遇水后10秒内可粘接多种基材。其无论对低表面能或者高表面能的基质(陶瓷、铁片、PMMA、PET、PTFE、PE、玻璃、木头、骨头)都表现出了非常好的黏附效果。有趣的是,使用HBPA可以快速修补水下破裂的管道或者容器。值得一提的是,HBPA骨架中的酯键可以水解,所制备的黏合剂可以生物降解,因此适于体内应用。

在HBPA结构中引入十二烷基胺后(HBPA-DDA),利用长烷基链对血小板和红细胞的锚固富集作用赋予黏合剂快速止血效果。该HBPA-DDA在血液环境中也可以快速发生凝聚,在出血部位形成一层黏附膜作为一种物理屏障防止血液再次渗出。相关工作以“Water‐Triggered Hyperbranched Polymer Universal Adhesives: From Strong Underwater Adhesion to Rapid Sealing Hemostasis”为题在线发表。(DOI: 10.1002/adma.201905761)