对湿和动态表面 (包括生物组织) 的粘附在许多领域都很重要，但事实证明这是极具挑战性的。现有的粘合剂具有细胞毒性，与组织的粘附能力弱，或者不能在潮湿的环境中使用。美国哈佛大学Mooney课题组与清华大学等研究机构的研究人员制造出一种超强的“强力胶粘剂（tough adhesive）”。这种强力胶粘剂是生物相容性的，能够结合到组织上，而且这种结合强度与人体自身的有弹性的软骨相比拟，此外即便当组织湿润时，这种强力胶粘剂也能够发挥作用。相关研究结果发表在2017年7月28日的Science期刊上，论文标题为“Tough adhesives for diverse wet surfaces”。

强力胶粘剂的关键特征是将一种非常强的粘合力与转移和释放压力的能力结合在一起。在此之前，这种整合是不能在一种胶粘剂中实现的。

（1）这种强力胶粘剂是双层水凝胶，由一种藻酸盐-聚丙烯酰胺基质层和由这种基质层支撑着的一种粘合剂层组成，这种基质层同样重要，大多数之前的材料设计仅关注组织和胶粘剂之间的界面。

（2）在实验性测试中，相比于其他的医用胶粘剂，需要三倍多的能量来破坏这种强力胶粘剂的粘合，而且当这种破坏发生时，仅这种水凝胶本身遭到破坏，这种强力胶粘剂与组织之间的粘合并未受到破坏，这就证实这种强力胶粘剂具有史无前例的高粘合强度和基质韧性。

（3）这些研究人员在多种干燥的和潮湿的猪组织（包括皮肤、软骨、心脏、动脉和肝脏）上测试他们的强力胶粘剂，结果发现它比其他的医用胶粘剂显著更强力地结合到所有的这些组织上。此外，当在发生肝破裂出血的小鼠中使用时，它并不导致组织损伤，而且也不会粘合到周围的组织上，但是万能胶和一种商业的基于凝血酶的胶粘剂的使用会导致这些副作用产生。

【未来前景】

这种高性能的强力胶粘剂在医学领域具有众多潜在的应用，比如作为补片（patch），能够被切割成合适的大小，用于组织表面上，或者作为一种可注射的溶液，将它注射到更深的损伤部位中。它也能够被用来将医学设备附着到它们的靶结构（如心脏）上。这种强力胶粘剂具有广泛的应用。

我们能够利用生物可降解的材料制造这种强力胶粘剂，因此一旦完成它们的任务，它们就降解。我们甚至能够将这种技术与软机器人技术（soft robotics）相结合，制造出粘性机器人，或者将这种技术与药物相结合，制造出一种新的药物运送载体。”

图1 坚韧胶粘剂（TAs）的设计。

图2 粘附性能和生物相容性。

图3 在各种潮湿表面上的附着力。

图4 TAs的应用分析

参考资料：
J. Li, A. D. Celiz, J. Yang et al. Tough adhesives for diverse wet surfaces.Science,28Jul2017,357(6349):378-381,doi:10.1126/science.aah6362

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.aah6362