Endoscopically Deliverable Polymer Adhesives with pH-Triggered Multiple Molecular Evolution for Gastric Ulcer Repair

聚合物 生物粘附 粘附 胶粘剂 材料科学 生物医学工程 水解 分子间力 体内 纤维连接蛋白 纳米技术 质子化 氢键 化学 可生物降解聚合物 外科 分散性 基质金属蛋白酶 高分子化学
作者
Jiaying Liu,Qingyun Chu,Renjie Li,Y Zhang,Ruilin Xie,Dake Chu,Jinjin Chen,Bin Gong,Yilong Cheng,Xuesi Chen
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:148 (18): 19351-19368 被引量:1
标识
DOI:10.1021/jacs.6c04947
摘要

-acryloyl phenylalanine and hydroxyethyl acrylamide. Acid-induced protonation followed by hydrolysis of the β-carboxylic amide drives a pH-triggered quadruple evolution of intermolecular interactions from electrostatic repulsion to hydrophobicity-assisted hydrogen bonding, then to hydrophobicity-assisted electrostatic interaction, and finally to cation-π interaction. This unique mechanism enables facile endoscopic administration of PNMH and ultrafast gelation within ∼4 s upon exposure to gastric acid, forming a robust network and simultaneously displacing interfacial water to achieve immediate tissue adhesion (∼24.1 kPa). Furthermore, the interfacial adhesion strength with wet gastric tissue progressively intensifies to 34.3 kPa in the early stage of hydrolysis while maintaining long-term interfacial integration over 30 days under simulated gastric conditions. Moreover, PNMH exhibits a prolonged in vivo residence time of more than 4 days through in situ injection into the rat stomach. Rat and pig experiments demonstrate that PNMH, as a durable shield, protects ulcers from gastric acid/pepsin erosion and orchestrates healing through attenuating immune activation, suppressing matrix metalloproteinase-9 overexpression and promoting cytoskeleton-driven restoration of the mucosal barrier. Our work presents an advanced molecular design strategy for gastric-resistant polymer adhesives and provides a promising candidate for clinical gastric ulcer treatment.
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