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外科医生“补漏”有了趁手材料 神奇“胶水”让心脏伤口秒闭合

2019-06-08

外科医生“补漏”有了趁手材料 神奇“胶水”让心脏伤口秒闭合

  浙江大学医学院欧阳宏伟教授团队发明了一种新型水凝胶,能有力粘附于湿润器官组织表面,在光的控制下迅速成胶,快速修补动脉、心脏等创口,并耐受住血液流动或心脏收缩时产生的压力。

神奇“胶水”目前已在猪等大型动物身上证实了有效性,相关论文近日发表在国际《自然·通讯》杂志上。

  功能化的即时止血和封闭伤口在临床上有巨大的需求。

4年前,欧阳宏伟开始了一项蕴含着许多生物材料的设计思路。 “皮肤、肌腱、软骨等都可以看作是不同成分和配比的水凝胶。 ”欧阳宏伟认为,可模仿细胞外基质,来做一种具有修复功能的水凝胶。

制造这种水凝胶的最大挑战在于要修补的界面是湿的。   欧阳宏伟研究团队创新思路,设计出一种全新的水凝胶MatrixGel,它的主要成分为明胶(GelMa)和光板机分子修饰的透明质酸(HA-NB),后者对光敏感,只要光启动,MatrixGel就迅速进入成胶阶段,它的内部会长出两层网络结构,帮助它从流动的液态变相为固态:首先是明胶上的双键自行交联,产生第一层网络;同时,HA-NB的醛基与明胶上的氨基酸产生交联,形成第二层网络。 “双层网络极大地提升了材料的力学性能,变得更抗压。 ”论文的第一作者、浙江大学基础医学院博士后洪逸介绍,HA-NB的光生醛基还能与组织界面的氨基反应,形成共价键,“醛基就像胶水伸出的一双手,牢牢地抓住组织表面。

”  研究团队先在猪肝脏大面积出血、猪颈动脉破裂等情况下测试MatrixGel的性能,均显示了良好的修补性能。

“于是我们想试试,对于难度最大的心脏破裂,MatrixGel的能力如何。 ”欧阳宏伟说。 跳动的心脏大出血是目前最难的止血情境。

研究人员在猪搏动的心脏上穿了一个6毫米直径的孔,鲜血瞬间喷溅而出。 这时,研究人员在伤口挤入MatrixGel,再用一束紫外光进行照射,几秒钟之内,血止住了。

在无须缝合的状态下,创口得到了闭合。

术后,研究小组对参与实验的猪进行了为期两周的恢复期检测,均未发现手术导致的任何异常。   除了湿面修补这一挑战外,新型的水凝胶还体现了一定的强度。 这种胶水能抵抗血液压力和心脏跳动的收缩压。 实验表明:补心“胶水”的粘附力,可以抵抗290mmHg的压力,远高于常规收缩血压(60~160mmHg)。 同时,受紫外光控制的成胶过程,也让修补过程变得易于操控。   “不仅仅是修补血管、心脏,外科医生在很多情况下都在‘补漏’,他们需要趁手的材料。 ”欧阳宏伟说,MatrixGel是通过对FDA认证的天然蛋白和多糖进行改性而来,具有很好的生物相容性。 下一步,我们将研发强度更好,也更便于操控的胶水。 未来有望在临床上广泛应用。

(通讯员章咪佳记者宋黎胜)。