An ideal hydrogel for biomedical engineering should mimic the intrinsic properties of natural tissue, especially high toughness and self-healing ability, in order to withstand cyclic loading and repair skin and muscle damage. In addition, excellent cell affinity and tissue adhesiveness enable integration with the surrounding tissue after implantation. Inspired by the natural mussel adhesive mechanism, we designed a polydopamine–polyacrylamide (PDA–PAM) single network hydrogel by preventing the overoxidation of dopamine to maintain enough free catechol groups in the hydrogel. Therefore, the hydrogel possesses super stretchability, high toughness, stimuli-free self-healing ability, cell affinity and tissue adhesiveness. More remarkably, the current hydrogel can repeatedly be adhered on/stripped from a variety of surfaces for many cycles without loss of adhesion strength. Furthermore, the hydrogel can serve as an excellent platform to host various nano-building blocks, in which multiple functionalities are integrated to achieve versatile potential applications, such as magnetic and electrical therapies. A self-healing, super-resilient hydrogel that can accelerate skin regeneration has been made using an adhesive mechanism inspired by mussels. Hydrogels have similar structures to soft biological tissues and have great potential for tissue engineering applications. However, most are too fragile for use in the body and lack the ability to self-heal and adhere to tissue. Now, Xiong Lu from China's Southwest Jiaotong University and co-workers have synthesized a self-healing, super-resilient hydrogel using a process that preserves PDA's catechols – substances that impart mussels with high adhesiveness – when embedded in an elastic polymer matrix. The numerous non-covalent bonds between PDA catechols enable the hydrogel to perfectly re-form after being sliced open and help it stretch over 30 times its initial length without breaking. The material could also carry magnetic or conductive nanoparticles for future integrated healthcare applications. Inspired by mussel chemistry, a novel polydopamine–polyacrymide hydrogel simultaneously possesses super stretchability, stimuli-free self-healing properties, cell affinity and tissue adhesiveness. The current hydrogel lasts its adhesiveness for a long term, and can be repeatedly adhered on/stripped from a variety of substrates. The hydrogel can host various nano-building blocks and be tuned to magnetic and conductive hydrogels with above-mentioned properties.

Abstract Wearable and implantable bioelectronics are receiving a great deal of attention because they offer huge promise in personalized healthcare. Currently available bioelectronics generally rely on external aids to form an attachment to the human body, which leads to unstable performance in practical applications. Self‐adhesive bioelectronics are highly desirable for ameliorating these concerns by offering reliable and conformal contact with tissue, and stability and fidelity in the signal detection. However, achieving adequate and long‐term self‐adhesion to soft and wet biological tissues has been a daunting challenge. Recently, mussel‐inspired hydrogels have emerged as promising candidates for the design of self‐adhesive bioelectronics. In addition to self‐adhesiveness, the mussel‐inspired chemistry offers a unique pathway for integrating multiple functional properties to all‐in‐one bioelectronic devices, which have great implications for healthcare applications. In this report, the recent progress in the area of mussel‐inspired self‐adhesive bioelectronics is highlighted by specifically discussing: 1) adhesion mechanism of mussels, 2) mussel‐inspired hydrogels with long‐term and repeatable adhesion, 3) the recent advance in development of hydrogel bioelectronics by reconciling self‐adhesiveness and additional properties including conductivity, toughness, transparency, self‐healing, antibacterial properties, and tolerance to extreme environment, and 4) the challenges and prospects for the future design of the mussel‐inspired self‐adhesive bioelectronics.

Fully bioresorbable vascular scaffolds (BVSs) were designed to overcome the limitations of metallic drug-eluting stents (DESs). However, current polymer-based BVSs, such as Abbott Absorb, the only US FDA-approved BVS, struggle with increased strut thickness (150 μm for Absorb) and exacerbated tissue inflammation, leading to inferior clinical performance compared to metallic DESs. Here we develop a drug-eluting BVS (DE-BVS) through the innovative use of photopolymerizable, citrate-based materials and high-precision additive manufacturing process. Bare BVS with a clinically relevant strut thickness of 62 μm can be produced in a high-throughput manner, i.e. one BVS per minute. By modulating the coating polymer and structure, we achieve a controlled release of anti-restenosis drug of everolimus from DE-BVSs. We show the mechanical competence of DE-BVS and the successful deployment in swine coronary arteries using a custom-built balloon catheter delivery system. We further demonstrate that BVS and DE-BVS remain safe and effective to keep the vessel patency, induce limited inflammation, and facilitate the recovery of smooth muscle and endothelial tissues over 28 days implantation in swine coronary arteries. All these evaluated pre-clinical performances are largely comparable to the commercial XIENCETM DES (Abbott Vascular).

Implantable polymeric biodegradable devices, such as biodegradable vascular stents or scaffolds, cannot be fully visualized using standard X-ray-based techniques, compromising their performance due to malposition after deployment. To address this challenge, we describe composites of methacrylated poly(1,12 dodecamethylene citrate) (mPDC) and MoS2 nanosheets to fabricate novel X-ray visible radiopaque and photocurable liquid polymer-ceramic composite (mPDC-MoS2). The composite was used as an ink with micro continuous liquid interface production (μCLIP) to fabricate bioresorbable vascular scaffolds (BVS). Prints exhibited excellent crimping and expansion mechanics without strut failures and, importantly, required X-ray visibility in air and muscle tissue. Notably, MoS2 nanosheets displayed physical degradation over time in a PBS environment, indicating the potential for producing bioresorbable devices. mPDC-MoS2 is a promising bioresorbable X-ray-visible composite material suitable for 3D printing medical devices, particularly vascular scaffolds or stents, that require non-invasive X-ray-based monitoring techniques for implantation and evaluation. This innovative composite system holds significant promise for the development of biocompatible and highly visible medical implants, potentially enhancing patient outcomes and reducing medical complications.

The rise in additive manufacturing (AM) offers myriad opportunities for 3D-printed polymeric vascular scaffolds, such as customization and on-the-spot manufacturing, in vivo biodegradation, incorporation of drugs to prevent restenosis, and visibility under X-ray. To maximize these benefits, informed scaffold design is critical. Polymeric bioresorbable vascular scaffolds (BVS) must undergo significant deformation prior to implantation in a diameter-reduction process known as crimping which enables minimally invasive surgery. Understanding the behavior of vascular scaffolds in this step provides twofold benefits: first, it ensures the BVS is able to accommodate stresses occurring during this process to prevent failure, and further, it provides information on the radial strength of the BVS, a key metric to understanding its post-implant performance in the artery. To capitalize on the fast manufacturing speed AM provides, a low time cost solution for understanding scaffold performance during this step is necessary. Through simulation of the BVS crimping process in ABAQUS using experimentally obtained bulk material properties, we have developed a qualitative analysis tool which is capable of accurately comparing relative performance trends of varying BVS designs during crimping in a fraction of the time of experimental testing, thereby assisting in the integration of informed design into the additive manufacturing process.