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      讓蛋白質成分聯網 神奇“膠水”實現快速止血

      2019-05-21 08:57 科技日報

        第二看臺

        本報記者 江 耘 實習生 洪恒飛

        通 訊 員 周 煒

        近日,浙江大學歐陽宏偉教授團隊發明了一種新型水凝膠,能夠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。

        這一神奇“膠水”的止血效果,目前已在豬等大型動物上獲得了證實,相關論文發表于《自然⋅通訊》雜志。中科院院士劉昌盛認為,該研究完美地解決了醫用組織膠水在動態、濕性、大出血組織截面處的止血和封閉問題。

        雙層網絡粘附濕滑表面

        “人體是一本豐富而精妙的材料學‘天書’,蘊含著許多生物材料的設計思路。”歐陽宏偉表示,人體的皮膚、肌腱、軟骨等都可以看做是不同成分和配比的水凝膠,功能化即時止血和封閉傷口是一項重大的臨床需求,如果能設計出一種“膠水”,讓醫生告別縫線,傷口極速愈合,出血帶來的風險就會大大降低。

        歐陽宏偉認為,模仿細胞外基質來研制水凝膠,最大的挑戰在于——界面是濕的。

        日常生活中,人們若想在墻上粘不干膠掛鉤,需要保持墻面干燥無塵,一旦墻面濕滑,粘膠就很難發揮作用。“但人體環境是濕的。”歐陽宏偉說,尤其是血管破裂處,流動的血液沖擊傷口,普通的“膠水”還沒粘上可能就被沖走。

        這次設計的全新水凝膠Matrix Gel,主要成分為明膠和光板機分子修飾的透明質酸(HA-NB),對光敏感。只要光“一聲令下”,它就迅速進入成膠階段,長出兩層網絡結構,從流動的液態變相為固態。

        “受到光照后,明膠上的雙鍵會自行交聯,產生第一層網絡;同時,HA-NB的醛基與明膠上的氨基酸也產生交聯,形成第二層網絡。”論文第一作者、浙江大學基礎醫學院博士后洪逸解釋道。

        光控成膠挑戰心跳搏動

        研究團隊隨后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。

        他們在豬搏動的心臟上穿了一個6毫米直徑的孔,鮮血噴涌而出。他們隨即在傷口擠入Matrix Gel,再用一束紫外光進行照射,幾秒鐘之內,血止住了。

        在無需縫合的狀態下,創口得到了完美閉合,術后為期兩周的恢復期檢測,均未發現手術導致的任何異常。

        “由此可見,除了濕面修補這一功能,雙層網絡也極大地提升了材料的力學性能。”洪逸說,這種膠水能抵抗血液壓力和心臟跳動的收縮壓,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。

        天然材料滿足生物相容

        在許多外科手術中,術后止血工作繁瑣而艱巨,也是手術風險的敏感環節,特別是對于動脈和主要臟器大出血,沒有有效的快速止血手段。

        “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。

        “從動物實驗的角度來說,這是心臟外科止血的一次革新。”在看到研究團隊的實驗視頻后,上海兒童醫學中心的心胸外科醫師陳會文發出了驚嘆。他告訴科技日報記者,自己不久前參與了一項長達7小時的心臟手術,“光止血就花了四小時,所以期待這項成果可以盡早投入到臨床應用。”

        對此,歐陽宏偉也表示,動物實驗的結果應用到臨床還有較長的道路,團隊將就該凝膠與人體其他組織的相容性、安全性,及在血肉模糊的外科手術視野下的可操作性進行深入研究。

      責編:李文瑤
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