香草醛介导的聚丙烯酸/壳聚糖双网络水凝胶绿色合成：兼具抗菌特性与增强机械性能

本文推荐：研究者创新性地利用香草醛(VA)介导Fe3+动态氧化还原反应，实现聚丙烯酸(PAA)/壳聚糖(CS)双网络水凝胶的一步法绿色合成。该体系通过希夫碱(Schiff-base)键和金属配位键构建动态交联网络，获得断裂伸长率810.3%、拉伸强度202.14 kPa的优异力学性能，并兼具自修复、导电性和对大肠杆菌/金黄色葡萄球菌的抗菌活性。引入植酸(PA)后皮肤粘附力达98.3 kPa，为可穿戴传感器开发提供新思路。

　　

Highlight
这项研究突破性地采用天然香料成分香草醛(VA)作为双重功能分子：既通过酚羟基与Fe³⁺的氧化还原反应引发丙烯酸(AA)聚合，又通过醛基与壳聚糖(CS)氨基形成动态希夫碱键，实现PAA-CS双网络水凝胶的绿色快速合成。

Materials
实验选用脱乙酰度90%的壳聚糖(CS, 100 kDa)、香草醛(VA)、丙烯酸(AA)和六水合氯化铁(FeCl₃·6H₂O)为主要原料，所有试剂均为分析纯级别。抗菌实验采用标准菌株大肠杆菌(E. coli ATCC 25922)和金黄色葡萄球菌(S. aureus ATCC 29213)。

Synthesis of PAA–CS hydrogel
如图1所示，水凝胶的制备过程犹如"分子积木"游戏：VA分子同时参与两个关键反应——在芬顿反应中，其酚羟基与Fe³⁺的氧化还原循环产生自由基，引发AA单体聚合形成PAA网络；同时VA的醛基与CS的氨基发生"点击化学"反应，构建动态可逆的希夫碱交联网络。这种巧妙的双网络设计使凝胶在10分钟内即可完成固化。

Conclusion
本研究建立的VA-Fe³⁺自催化系统，如同"分子开关"般精准调控双网络形成。与传统方法相比，不仅避免了有毒引发剂的使用，还将凝胶制备时间从数小时缩短至分钟级。所得水凝胶兼具"章鱼吸盘"般的粘附性（对猪皮粘附力98.3 kPa）和"蜘蛛丝"般的韧性（810%伸长率），其抗菌性能更使其在智能伤口敷料领域展现巨大潜力。