外科醫(yī)生“補(bǔ)漏”有了趁手材料 神奇“膠水”讓心臟傷口秒閉合

浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院歐陽(yáng)宏偉教授團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種新型水凝膠，能有力粘附于濕潤(rùn)器官組織表面，在光的控制下迅速成膠，快速修補(bǔ)動(dòng)脈、心臟等創(chuàng)口，并耐受住血液流動(dòng)或心臟收縮時(shí)產(chǎn)生的壓力。神奇“膠水”目前已在豬等大型動(dòng)物身上證實(shí)了有效性，相關(guān)論文近日發(fā)表在國(guó)際《自然·通訊》雜志上。

功能化的即時(shí)止血和封閉傷口在臨床上有巨大的需求。4年前，歐陽(yáng)宏偉開(kāi)始了一項(xiàng)蘊(yùn)含著許多生物材料的設(shè)計(jì)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?！睔W陽(yáng)宏偉認(rèn)為，可模仿細(xì)胞外基質(zhì)，來(lái)做一種具有修復(fù)功能的水凝膠。制造這種水凝膠的大挑戰(zhàn)在于要修補(bǔ)的界面是濕的。

歐陽(yáng)宏偉研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新思路，設(shè)計(jì)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(jī)分子修飾的透明質(zhì)酸（HA-NB），后者對(duì)光敏感，只要光啟動(dòng)，Matrix Gel就迅速進(jìn)入成膠階段，它的內(nèi)部會(huì)長(zhǎng)出兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，幫助它從流動(dòng)的液態(tài)變相為固態(tài)：首先是明膠上的雙鍵自行交聯(lián)，產(chǎn)生層網(wǎng)絡(luò)；同時(shí)，HA-NB的醛基與明膠上的氨基酸產(chǎn)生交聯(lián)，形成第二層網(wǎng)絡(luò)?！半p層網(wǎng)絡(luò)極大地提升了材料的力學(xué)性能，變得更抗壓。”論文的作者、浙江大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)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(yīng)，形成共價(jià)鍵，“醛基就像膠水伸出的一雙手，牢牢地抓住組織表面?！?span lang="EN-US">

研究團(tuán)隊(duì)先在豬肝臟大面積出血、豬頸動(dòng)脈破裂等情況下測(cè)試Matrix Gel的性能，均顯示了良好的修補(bǔ)性能?！坝谑俏覀兿朐囋?，對(duì)于難度大的心臟破裂，Matrix Gel的能力如何?！睔W陽(yáng)宏偉說(shuō)。跳動(dòng)的心臟大出血是目前難的止血情境。研究人員在豬搏動(dòng)的心臟上穿了一個(gè)6毫米直徑的孔，鮮血瞬間噴濺而出。這時(shí)，研究人員在傷口擠入Matrix Gel，再用一束紫外光進(jìn)行照射，幾秒鐘之內(nèi)，血止住了。在無(wú)須縫合的狀態(tài)下，創(chuàng)口得到了閉合。術(shù)后，研究小組對(duì)參與實(shí)驗(yàn)的豬進(jìn)行了為期兩周的恢復(fù)期檢測(cè)，均未發(fā)現(xiàn)手術(shù)導(dǎo)致的任何異常。

除了濕面修補(bǔ)這一挑戰(zhàn)外，新型的水凝膠還體現(xiàn)了一定的強(qiáng)度。這種膠水能抵抗血液壓力和心臟跳動(dòng)的收縮壓。實(shí)驗(yàn)表明：補(bǔ)心“膠水”的粘附力，可以抵抗290mmHg的壓力，遠(yuǎn)高于常規(guī)收縮血壓（60～160mmHg）。同時(shí)，受紫外光控制的成膠過(guò)程，也讓修補(bǔ)過(guò)程變得易于操控。

“不僅僅是修補(bǔ)血管、心臟，外科醫(yī)生在很多情況下都在‘補(bǔ)漏’，他們需要趁手的材料?！睔W陽(yáng)宏偉說(shuō)，Matrix Gel是通過(guò)對(duì)FDA認(rèn)證的天然蛋白和多糖進(jìn)行改性而來(lái)，具有很好的生物相容性。下一步，我們將研發(fā)強(qiáng)度更好，也更便于操控的膠水。未來(lái)有望在臨床上廣泛應(yīng)用。