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外科醫生“補漏”有了趁手材料 神奇“膠水”讓心臟傷口秒閉合

發表時間:2019-05-29

      浙江大學醫學院歐陽宏偉教授團隊發明了一種新型水凝膠,能有力粘附于濕潤器官組織表面,在光的控制下迅速成膠,快速修補動脈、心臟等創口,并耐受住血液流動或心臟收縮時產生的壓力。神奇“膠水”目前已在豬等大型動物身上證實了有效性,相關論文近日發表在國際《自然·通訊》雜志上。


      功能化的即時止血和封閉傷口在臨床上有巨大的需求。4年前,歐陽宏偉開始了一項蘊含著許多生物材料的設計思路。“皮膚、肌腱、軟骨等都可以看作是不同成分和配比的水凝膠。”歐陽宏偉認為,可模仿細胞外基質,來做一種具有修復功能的水凝膠。制造這種水凝膠的最大挑戰在于要修補的界面是濕的。


      歐陽宏偉研究團隊創新思路,設計出一種全新的水凝膠Matrix Gel,它的主要成分為明膠(GelMa)和光板機分子修飾的透明質酸(HA-NB),后者對光敏感,只要光啟動,Matrix Gel就迅速進入成膠階段,它的內部會長出兩層網絡結構,幫助它從流動的液態變相為固態:首先是明膠上的雙鍵自行交聯,產生第一層網絡;同時,HA-NB的醛基與明膠上的氨基酸產生交聯,形成第二層網絡。“雙層網絡極大地提升了材料的力學性能,變得更抗壓。”論文的第一作者、浙江大學基礎醫學院博士后洪逸介紹,HA-NB的光生醛基還能與組織界面的氨基反應,形成共價鍵,“醛基就像膠水伸出的一雙手,牢牢地抓住組織表面。”


      研究團隊先在豬肝臟大面積出血、豬頸動脈破裂等情況下測試Matrix Gel的性能,均顯示了良好的修補性能。“于是我們想試試,對于難度最大的心臟破裂,Matrix Gel的能力如何。”歐陽宏偉說。跳動的心臟大出血是目前最難的止血情境。研究人員在豬搏動的心臟上穿了一個6毫米直徑的孔,鮮血瞬間噴濺而出。這時,研究人員在傷口擠入Matrix Gel,再用一束紫外光進行照射,幾秒鐘之內,血止住了。在無須縫合的狀態下,創口得到了閉合。術后,研究小組對參與實驗的豬進行了為期兩周的恢復期檢測,均未發現手術導致的任何異常。


      除了濕面修補這一挑戰外,新型的水凝膠還體現了一定的強度。這種膠水能抵抗血液壓力和心臟跳動的收縮壓。實驗表明:補心“膠水”的粘附力,可以抵抗290mmHg的壓力,遠高于常規收縮血壓(60~160mmHg)。同時,受紫外光控制的成膠過程,也讓修補過程變得易于操控。


      “不僅僅是修補血管、心臟,外科醫生在很多情況下都在‘補漏’,他們需要趁手的材料。”歐陽宏偉說,Matrix Gel是通過對FDA認證的天然蛋白和多糖進行改性而來,具有很好的生物相容性。下一步,我們將研發強度更好,也更便于操控的膠水。未來有望在臨床上廣泛應用。


        來源:健康報網

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