针对上述问题，广州医科大学吴可可教授、张智勇教授和五邑大学吴盼盼副教授合作开发了一种名为SLAA的一体化高强度Janus水凝胶，该水凝胶具有优异的力学性能和显著的双侧不对称粘附特性，可牢固粘附于湿润组织实现快速止血和伤口封闭，具有抗粘附性能，有效防止术后组织粘连。简便制备、高机械强度和有效不对称湿组织粘附的Janus水凝胶，为下一代生物粘合剂提供了切实可行的设计方案。该文章于2026年4月28日以《One-pot fabrication of high-strength Janus hydrogel for wet tissue hemostasis and intestinal/intrauterine anti-adhesion》为题发表于《Nature Communications》（DOI: 10.1038/s41467-026-72468-8）。

图1.SLAA Janus水凝胶的制备与应用。a SLAA Janus水凝胶制备示意图。（SL：木质素磺酸钠；LMA：甲基丙烯酸月桂酯；PAM：聚丙烯酰胺；PAA：聚丙烯酸）。b SLAA Janus水凝胶用于抗术后粘连、快速止血和组织再生的示意图。

（1）SLAA双面水凝胶的制备与表征

未添加木质素磺酸钠（SL）时水凝胶无法形成，而加入SL并静置5 min后迅速生成不对称粘附结构，表明SL对稳定疏水与亲水组分的整合至关重要（图2a、2b）。随SL含量增加，水凝胶顶面呈现密集互联的多孔网络，底面保持光滑平坦。S3.0LAA的顶面明显多孔，且SL特征元素“S”在顶面富集（图2c）。XPS显示，S3.0LAA底面的COOH、C=O、C-O信号显著强于顶面（图2d）。接触角测试表明，接触角随SL含量增加升至100.5°（疏水），底面降至48.8°（亲水）（图2e）。DFT计算显示，SL与丙烯酰胺（AM）的结合能（-17.74 Kcal/mol）及氢键键长（2.17 Å）优于SL与丙烯酸（AA）的相互作用（结合能-15.68 Kcal/mol，键长2.27 Å），说明SL驱动AM向顶面迁移、AA向底面迁移，导致羧基在底面快速富集（图2f-2k）。

图2.SLAA Janus水凝胶的表征。a 木质素磺酸钠（SL）整合疏水组分（LMA）和亲水组分（AA、AM）的示意图。b 水凝胶形成过程的照片。c S0.5LAA和S3.0LAA水凝胶的SEM和3D轮廓图像（所有实验均进行三次重复，结果相似，比例尺：100 μm）。d S0.5LAA和S3.0LAA Janus水凝胶顶面/底面C1s区域的XPS分峰拟合谱图。e SLAA Janus水凝胶的SCA测试。f-h 丙烯酰胺、丙烯酸和木质素磺酸钠之间的静电势（ESP），以及（i-k）它们静电相互作用的模拟计算（Eb：结合能）。

（2）不对称粘附特性

SLAA Janus水凝胶具有显著的双侧不对称粘附特性，能牢固粘附于脾、肾、肺、心脏、肝脏等多种湿润组织及金属、塑料等不同基底，可提起超过800 g物体（图3a）。随着SL含量增加，搭接剪切应力从201.33 kPa增至308.33 kPa（S3.0LAA），界面韧性从251.33 J/m²增至417.46 J/m²（图3b-3e）。在离体猪器官实验中，水凝胶可牢固封堵受损表面并抵抗空气或水的注射压力（图3f、3g）。SEM显示均匀粘附界面（图3h）。粘附于猪心后可在300 kPa高水压下保持完整（图3i），粘附于猪皮后能在水中承载2.5 kg重量（图3j）。爆破压力测试表明，其最大爆破压力约为286.33 mmHg，显著高于常见商业生物粘合剂及典型最大腹压（150 mmHg）（图3k、3l）。

图3.SLAA Janus水凝胶的不对称粘附表徵。a SLAA Janus水凝胶Janus特性展示。b SLAA Janus水凝胶拉伸测试示意图。c SLAA Janus水凝胶搭接剪切的定量数据。d SLAA Janus水凝胶180°剥离测试示意图。e SLAA Janus水凝胶180°剥离测试的定量数据。f、g 通过SLAA Janus水凝胶密封撕裂的猪心、猪食管、猪肠和猪胃的示意图。h SLAA与猪器官之间粘附界面的SEM图像（所有实验均进行三次重复，结果相似，比例尺：300 μm）。i 水枪冲洗SLAA粘附猪心的粘结界面的照片。j SLAA Janus水凝胶粘附的猪皮可承受2.5 kg重量的照片。k 爆破压力装置示意图。l SLAA Janus水凝胶与部分商业生物粘合剂的爆破压力比较。m SLAA Janus水凝胶与湿组织之间形成的界面排水和可能的非共价相互作用示意图。

（3）力学性能与膨胀率

SLAA Janus水凝胶伸长率超过1100%，拉伸后可恢复，能承受超过250 g压力并抵抗尖锐物损伤。随SL含量增加，拉伸强度从0.79 MPa（S0.5LAA）降至0.50 MPa（S3.0LAA），断裂伸长率从648%增至1024%（图4a-4c）。压缩应力从2.55 MPa降至1.02 MPa（图4d-4f）。循环拉伸与压缩测试显示良好的回弹性和恢复能力（图4g-4j）。溶胀行为方面，在PBS中浸泡168 h后水凝胶保持原尺寸，平衡溶胀率仅19.06±0.64%-23.86±0.87%，抗溶胀性能优异（图4k、4l）。雷达图综合显示增加SL含量会适度提高溶胀率和拉伸应变，降低底面接触角、压缩应力和拉伸应力（图4m）。与其他已报道Janus水凝胶相比，SLAA在凝胶化时间和拉伸断裂应力方面具有显著优势（图4n）。

图4.SLAA Janus水凝胶的力学和溶胀表征。a SLAA Janus水凝胶拉伸测试示意图。b SLAA Janus水凝胶的拉伸应力-应变曲线和（c）定量数据。d SLAA Janus水凝胶压缩测试示意图。e SLAA Janus水凝胶的压缩应力-应变曲线和（f）相应定量数据。g 水凝胶的连续递增拉伸应力-应变曲线。h SLAA Janus水凝胶的循环拉伸测试。i SLAA Janus水凝胶的连续递增压缩应力-应变曲线。j 不同应变下SLAA Janus水凝胶的循环压缩测试。k S0.5LAA和S3.0LAA水凝胶的溶胀行为图像。l SLAA Janus水凝胶的溶胀率随时间变化曲线。m S0.5LAA、S1.0LAA、S2.0LAA和S3.0LAA水凝胶在不同方面的比较。n SLAA与已报道粘附性水凝胶在凝胶时间和拉伸应力方面的综合比较（NT：未测试）。o 木质素磺酸钠驱动形成不对称粘附SLAA Janus水凝胶的示意图。

（4）体外抗粘附性和生物相容性

使用L929成纤维细胞评估SLAA Janus水凝胶的体外抗粘附性能。与粘附性底面相比，S0.5LAA和S3.0LAA光滑顶面上的细胞粘附显著减少（图5a、5b）。CCK-8及活/死细胞染色显示，SL质量体积分数≤2.0%时，L929和RAW264.7细胞存活率与对照组相当。3.0%轻微下降，水凝胶浸提液处理的细胞增殖及形态正常（图5c）。溶血率低于5%，符合国际标准。体内将S3.0LAA植入小鼠背部皮下，主要器官未见明显炎症或损伤。21天内伤口完全愈合，无感染，植入部位被健康组织覆盖，未见炎症浸润或坏死（图5d-5f）。白细胞计数与健康小鼠相当，无全身性炎症反应（图5g）。植入过程中水凝胶部分降解，降解率约40%（图5h）。

图5.SLAA Janus水凝胶的生物相容性和生物降解率。a 细胞抗粘附实验示意图。b L929细胞在水凝胶顶面和底面的代表性F-actin和DAPI染色图像（所有实验均进行三次重复，结果相似，比例尺：50 μm）。c 不同处理下的代表性罗丹明和DAPI染色图像（所有实验均进行三次重复，结果相似，比例尺：50 μm）。d 体内皮下植入实验示意图。e 植入水凝胶后第0、7、14和21天小鼠的照片（比例尺：5 mm）。f 皮下植入水凝胶的照片。g 对照组和S3.0LAA水凝胶组的血液分析。h 植入的SLAA Janus水凝胶在不同天数的剩余重量。

（5）体内止血性能

在大鼠肝脏出血模型中评估SLAA止血效果。S3.0LAA组失血量约35 mg、凝血时间约16秒，显著低于空白组（509 mg，194秒）、纱布组（426 mg，175秒）和VetbondTM组（171 mg，75秒）（图6a、6b、6d、6e）。组织学显示治疗后第3、7天炎症反应较轻、纤维化较少（图6c）。在巴马小型猪心脏、肝脏、脾脏、肺和胃损伤模型中，手术刀片刺穿跳动心脏后立即施用S3.0LAA并按压约10秒，水凝胶与组织形成牢固粘附，有效阻止失血，且能耐受镊子拉伸和心跳机械应力（图6g）。同样，在肺、肝、脾和胃的10 mm宽切口处，水凝胶迅速建立强效即时粘附，能承受外部机械力（图6h-6k）。

图6.SLAA Janus水凝胶的止血能力表徵。a 大鼠肝脏止血示意图。b 使用纱布、Vetbond™和SLAA Janus水凝胶进行肝脏止血的照片（比例尺：1 cm）。c 分别使用纱布、Vetbond和SLAA Janus水凝胶愈合3天后肝脏组织的代表性H&E和Masson染色（比例尺：100 μm）。d 不同处理下的失血量和（e）止血时间。f SLAA Janus水凝胶处理猪心脏、肺、肝脏、胃和脾脏损伤模型的示意图。g-k 使用S3.0LAA水凝胶在猪心脏、肺、肝脏、胃损伤模型中止血的照片（比例尺：2 cm）。

（6）体内肠道损伤封堵与组织抗粘连

在大鼠肠道损伤模型中，SLAA Janus水凝胶显著预防术后腹腔粘连。术后14天，模型组、缝合组和Vetbond^TM组腹壁与伤口间出现不同程度粘连，而S3.0LAA组几乎无粘连组织，与假手术组相当（图7b）。粘连评分显示，模型组为4.0（严重粘连），缝合组3.2，Vetbond^TM组2.4，S3.0LAA组仅0.6（图7e）。H&E和Masson染色表明，S3.0LAA组损伤部位粘连组织、炎症细胞浸润及胶原沉积显著减少，胶原结构接近正常（图7c）。免疫荧光染色显示，S3.0LAA组TNF-α表达为40.33±3.68%，分别是损伤组、缝合组和Vetbond™组的0.40、0.45和0.63倍；TGF-β1表达为34.33±4.78%，分别为0.34、0.38和0.50倍（图7d、7f、7g）。实验结束后S3.0LAA的SEM图像显示顶面仍保持多孔疏水结构（接触角100.3°），底面亲水（55.7°），Janus结构未被破坏。

图7.体内肠道损伤修复。a 大鼠肠道损伤模型示意图。b 不同处理下腹腔粘连的照片（比例尺：2 cm）。c 治疗后14天肠道和腹壁的代表性H&E和Masson染色（比例尺：100 μm）。d 术后14天TGF-β1和TNF-α的免疫荧光染色照片。e 治疗后14天的粘连评分。f、g 术后14天TGF-β1和TNF-α相应定量分析（比例尺：100 μm）。

（7）体内子宫内膜损伤修复

在大鼠子宫内膜损伤模型中，S3.0LAA水凝胶组粘连显著减少，有效保护受损子宫（图8b）。H&E染色显示，模型组、缝合组和Vetbond^TM组子宫伤口未完全闭合或表面凹陷，而S3.0LAA组子宫形态正常，与假手术组相当（图8c）。定量分析表明，S3.0LAA组子宫内膜厚度是模型组、缝合组和Vetbond^TM组的1.89、1.65和1.24倍，接近假手术组（717.26±54.03 μm）（图8d）。Masson染色显示S3.0LAA组纤维化面积较模型组显著减少（图8e）。PCNA免疫组化显示，S3.0LAA组表达水平（71.33±5.31%）低于其他损伤组，提示愈合进程更早（图8f）。免疫荧光染色显示，S3.0LAA组TNF-α表达为35.67±4.50%，分别是模型组、缝合组和Vetbond^TM组的64%、59%和46%。TGF-β1表达为37.67±6.02%，分别为62%、51%和44%（图8g-8i）。表明水凝胶通过抑制粘连、减少纤维化和炎症，促进子宫内膜细胞增殖和血管生成，加速损伤修复。

图8.体内子宫内膜损伤修复。a 大鼠子宫内膜损伤模型示意图。b 不同处理下第0、7和14天大鼠子宫的照片（比例尺：500 μm）。c 治疗后14天子宫的代表性H&E、Masson和免疫组化PCNA染色图像（比例尺：500 μm）。（d）子宫内膜厚度、（e）胶原密度和（f）治疗后组织PCNA相对表达水平的定量分析。g 治疗后14天子宫的代表性TNF-α、TGF-β1、CD31和α-SMA免疫荧光染色图像（比例尺：100或50 μm）。（h）TNF-α和（i）TGF-β相对表达水平的定量分析。