基于纳米颗粒的胶水已被证明具有水凝胶粘附的巨大潜力。然而，水凝胶应用的变革性进展对实现水凝胶粘附的快速性、稳健性和普遍性提出了极高的要求，而现有的基于纳米颗粒的胶水却很少能满足这些要求和挑战。中科大俞书宏和清华大学冯雪设计了一种基于水凝胶力学和纳米颗粒表面化学活化的纳米粘合剂。

本文要点

（1）通过对二氧化硅纳米颗粒进行硅烷化改性首先制备了表面活性纳米颗粒（ANP）。所得ANP再进行羧基的表面修饰，以获得丰富的粘合位点。通过混合两种类型的交联聚合物网络，即长链共价交联网络和物理交联琼脂糖网络，最终制备了匹配的耗散水凝胶。为了增强与ANP的相互作用，带正电荷基团的季铵盐（10-50 mol%）被掺入到聚丙烯酰胺的长链网络中。此外，琼脂糖网络内的折叠结构则可以充当弱牺牲键，以促进水凝胶的能量耗散能力并抵抗纳米粘附体的断裂破坏

（2）所设计的耗散水凝胶可以快速吸收水分，在界面组织ANP并在几秒钟内通过ANP相互连接建立纳米粘附。由于ANP与耗散水凝胶和潮湿环境中的固体表面之间的强大而普遍的相互作用，纳米粘合剂表现出广谱的粘附能力。此外，水凝胶的耗散机制有效地抵抗了对粘合剂界面的损伤，从而增韧了纳米粘合剂。

（3）基于这一水凝胶，研究还展示了一种设备植入应用，通过使用纳米粘合剂将柔性生物电子快速保形固定到动态生物组织上，可以实时检测生物信号。具有代表性的体外和体内实验表明，纳米粘合剂能够在具有生物组织的生理环境中以直接的方式结合和功能化现成的植入装置。结合其生物相容性和固有的抗菌性能，该纳米粘合剂在水凝胶工程领域展现出了巨大的应用前景。

Zhao Pan, et al. Designing nanohesives for rapid, universal, and robust hydrogel adhesion. Nature Communications. 2023

DOI：10.1038/s41467-023-40753-5

https://www.nature.com/articles/s41467-023-40753-5