DOI: 10.1039/c9tb02870f

两性离子水凝胶具有良好的血液相容性，但其极低的拉伸强度是其在血液接触装置中应用的障碍。电纺纤维支架增强两性离子水凝胶是克服机械强度和血液相容性挑战的一种可行的解决方案。本工作制备了电纺聚氨酯（ePU）纤维增强甲基丙烯酸磺胺酯（SBMA）水凝胶（SRgels）。SRgels的拉伸断裂应力为4.7±0.5 Mpa，而水凝胶与纤维支架在3.0 mm mm-1应变载荷下，即使在2.8 Mpa的拉伸应力作用下，仍保持良好的互穿性。这证实了SRgels在生理动态载荷下对血细胞粘附和纤维蛋白原吸附均保持了良好的血液相容性，并且在支架和两性离子水凝胶之间实现了动态结构匹配。预加载超过2.0 mm mm-1拉伸应变后，仍可观察到机械诱导的自增强，以抵抗断裂。总之，SRgels的制备可以使两性离子水凝胶满足作为血液接触装置在生物应用中的机械强度要求。

图1.静电纺丝脚支架增强SBMA水凝胶（SRgels）的制备和表征。（a）在玻璃模具中通过原位聚合形成SRgel的图示。（b）SR020在0、1.0、1.8、2.8、3.6 mm mm-1拉伸应变下的图像。（c）拉伸之前（1）和在3.0 mm mm-1应变的第二次循环拉伸试验之后（2）的SR005的俯视SEM图像。（d）在拉伸之前（1）和在3.0 mm mm-1应变的第二次循环拉伸试验之后（2）的SR020的俯视SEM图像。（e）在拉伸之前（1）和在3.0 mm mm-1应变的第二次循环拉伸试验后释放负荷的SR020的侧视图SEM图像。所有SEM样品均用等级乙醇水溶液进行脱水。

图2.SRgel和SBMA水凝胶的力学性能：（a）不同交联剂浓度的SRgel和SBMA水凝胶的拉伸应力-应变曲线。（b）和（c）SRgels和SBMA水凝胶的模量和延伸功。*尽管不含水凝胶的ePU支架的厚度仅为0.18±0.02 mm，但ePU样品的SRgel厚度为0.34±0.02 mm。

图3.恒定应变循环拉伸行为。（a）SBMA020在3.0 mm mm-1应变下的第一（黑色）和第二（红色）循环拉伸曲线。（b）-（f）ePU、SR005、SR010、SR020和SR040分别在2.0 mm mm-1（红色）和3.0 mm mm-1（黑色）应变下的循环拉伸曲线。*因为SBMA凝胶及其脆弱，ePU的应力、模量和滞后面积是通过SRgel的总厚度（0.34 0.02 mm）计算出来的，以便进行公平的比较。** 在第二次循环测试中，SR040在2.5±0.2 mm mm-1处断裂。

图4.循环拉伸试验的静态分析。（a）–（c）具有不同交联剂浓度的ePU和SRgel的拉伸应力、模量和滞后面积。在第二次循环测试中，** SR040在2.5±0.2 mm mm-1处断裂。

图5.SBMA水凝胶上ePU的拉伸力（f1）与压缩力（f2）之间的转换以增强SRgels的示意图。

图6.SRgels的回收率。（a）在3.0 mm mm-1拉伸应变试验后，去离子水（DIW）中SR020的形状恢复。（b）在DIW中放置1小时后，自增强SR020（R2）的原始磁滞回线和恢复磁滞回线之间的比较。（c）SRgels的恢复磁滞面积（WR2）与原始磁滞面积（W1）的磁滞比。

图7.ePU和SR020在0.15 MPa应力下的循环拉伸试验。（a）ePU的循环拉伸曲线，（b）SRgel的循环拉伸曲线，（c）和（d）磁滞面积和每个循环测试的变形。

图8.血液相容性测试。（a）血细胞粘附（血小板：左，红血球：中）和RBC（右）对ePU、SR005和SR020的促凝作用的SEM图像。（b）ePU、SR005和SR020上的血小板和红细胞密度。（c）SBMA水凝胶覆盖能力对纤维蛋白原吸附的影响。

图9.在重新钙化的贫血小板血浆（深绿色）悬浮液中，使用ePU、SR005和SR020进行凝血试验的延时图像。所有材料都固定在石英池的左侧（浅黄色）。