基于全天然聚合物的双层集成不对称Janus水凝胶生物粘附贴片用于心肌修复

为解决心肌梗死(MI)修复中生物粘附材料机械性能与界面粘附力难以协同优化的问题，研究人员开发了一种全天然聚合物基双层不对称Janus水凝胶（CA|TA@CA）。该材料通过整合低摩擦聚电解质复合水凝胶（CA）与单宁酸增强的高粘附水凝胶（TA@CA），实现了0.98 MPa断裂强度、330%断裂应变及50.87 J/m2界面韧性，动物实验证实其可有效抑制心室重构，为MI修复提供了新型医疗贴片解决方案。

心血管疾病是全球首要死因，其中心肌梗死(MI)后心室重构导致的进行性心功能恶化尤为棘手。传统外科缝合与合成粘合剂常因机械失配或生物相容性不足而受限，亟需兼具高组织粘附力与动态力学适应性的生物材料。现有水凝胶虽展现潜力，但单层结构难以同时满足低摩擦操作需求与高强度粘附特性，这一矛盾成为制约其临床转化的关键瓶颈。

针对这一挑战，国内某研究团队在《Biomacromolecules》发表研究，设计了一种全天然聚合物基不对称Janus水凝胶贴片CA|TA@CA。该材料通过分层整合两种功能化生物聚电解质复合水凝胶(Bio-PEC)：表层为壳聚糖季铵盐(HACC)与透明质酸钠(HA)构建的低摩擦CA层，底层为单宁酸(TA)修饰的高粘附TA@CA层。研究证实该设计不仅突破材料性能边界，更在猪MI模型中显著抑制纤维化进程，为心脏修复提供革新性策略。

关键技术包括：1）通过离子交联构建Bio-PEC水凝胶基质；2）流变学与原子力显微镜表征界面粘附性能；3）建立大鼠/猪MI模型评估心室功能；4）组织学分析胶原沉积与血管新生。

材料设计与表征
CA层通过HACC与HA静电复合实现0.04摩擦系数，满足手术操作需求；TA@CA层借助TA酚羟基与组织蛋白共价交联，界面韧性达50.87 J/m²，超越临床纤维蛋白胶5倍。Janus结构使整体材料兼具330%延展性与0.98 MPa抗拉强度，模拟心肌力学特性。

体内修复效果
猪MI模型显示，CA|TA@CA组4周后左室射血分数(LVEF)较空白组提高38.6%，梗死区厚度增加2.1倍。免疫荧光证实其通过调控TGF-β/Smad3通路减少胶原Ⅰ沉积，同时促进CD31⁺血管形成，协同抑制心室扩张。

该研究创新性地将自然界"两面神"结构理念引入生物材料设计，首次实现全天然组分Janus水凝胶的临床级性能。其不对称粘附特性既保证术中精确定位，又提供术后持久力学支撑，突破现有材料"粘附-润滑"不可兼得的技术壁垒。更深远意义在于，该策略可拓展至其他需动态力学适配的器官修复领域，如神经导管、肌腱再生等，为下一代智能生物界面材料开发提供范式。