讓蛋白質(zhì)成分聯(lián)網(wǎng) 神奇“膠水”實(shí)現(xiàn)快速止血

第二看臺(tái)

本報(bào)記者 江 耘 實(shí)習(xí)生 洪恒飛

通 訊 員 周 煒

近日，浙江大學(xué)歐陽宏偉教授團(tuán)隊(duì)發(fā)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(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。

這一神奇“膠水”的止血效果，目前已在豬等大型動(dòng)物上獲得了證實(shí)，相關(guān)論文發(fā)表于《自然·通訊》雜志。中科院院士劉昌盛認(rèn)為，該研究完美地解決了醫(yī)用組織膠水在動(dòng)態(tài)、濕性、大出血組織截面處的止血和封閉問題。

雙層網(wǎng)絡(luò)粘附濕滑表面

“人體是一本豐富而精妙的材料學(xué)‘天書’，蘊(yùn)含著許多生物材料的設(shè)計(jì)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(shí)止血和封閉傷口是一項(xiàng)重大的臨床需求，如果能設(shè)計(jì)出一種“膠水”，讓醫(yī)生告別縫線，傷口極速愈合，出血帶來的風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)大大降低。

歐陽宏偉認(rèn)為，模仿細(xì)胞外基質(zhì)來研制水凝膠，最大的挑戰(zhàn)在于——界面是濕的。

日常生活中，人們?nèi)粝朐趬ι险巢桓赡z掛鉤，需要保持墻面干燥無塵，一旦墻面濕滑，粘膠就很難發(fā)揮作用。“但人體環(huán)境是濕的。”歐陽宏偉說，尤其是血管破裂處，流動(dòng)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(shè)計(jì)的全新水凝膠Matrix Gel，主要成分為明膠和光板機(jī)分子修飾的透明質(zhì)酸(HA-NB)，對(duì)光敏感。只要光“一聲令下”，它就迅速進(jìn)入成膠階段，長出兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從流動(dòng)的液態(tài)變相為固態(tài)。

“受到光照后，明膠上的雙鍵會(huì)自行交聯(lián)，產(chǎn)生第一層網(wǎng)絡(luò);同時(shí)，HA-NB的醛基與明膠上的氨基酸也產(chǎn)生交聯(lián)，形成第二層網(wǎng)絡(luò)。”論文第一作者、浙江大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院博士后洪逸解釋道。

光控成膠挑戰(zhàn)心跳搏動(dòng)

研究團(tuán)隊(duì)隨后在豬肝臟大面積出血、豬頸動(dòng)脈破裂等情況下測試Matrix Gel的性能，均顯示了良好的修補(bǔ)性能。“于是我們想試試，對(duì)于難度最大的心臟破裂，Matrix Gel的能力如何。”歐陽宏偉說。

他們?cè)谪i搏動(dòng)的心臟上穿了一個(gè)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(jìn)行照射，幾秒鐘之內(nèi)，血止住了。

在無需縫合的狀態(tài)下，創(chuàng)口得到了完美閉合，術(shù)后為期兩周的恢復(fù)期檢測，均未發(fā)現(xiàn)手術(shù)導(dǎo)致的任何異常。

“由此可見，除了濕面修補(bǔ)這一功能，雙層網(wǎng)絡(luò)也極大地提升了材料的力學(xué)性能。”洪逸說，這種膠水能抵抗血液壓力和心臟跳動(dòng)的收縮壓，同時(shí)，受紫外光控制的成膠過程，也讓修補(bǔ)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(shù)中，術(shù)后止血工作繁瑣而艱巨，也是手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的敏感環(huán)節(jié)，特別是對(duì)于動(dòng)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(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。”歐陽宏偉說，Matrix Gel是通過對(duì)FDA認(rèn)證的天然蛋白和多糖進(jìn)行改性而來，具有很好的生物相容性。

“從動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的角度來說，這是心臟外科止血的一次革新。”在看到研究團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)視頻后，上海兒童醫(yī)學(xué)中心的心胸外科醫(yī)師陳會(huì)文發(fā)出了驚嘆。他告訴科技日?qǐng)?bào)記者，自己不久前參與了一項(xiàng)長達(dá)7小時(shí)的心臟手術(shù)，“光止血就花了四小時(shí)，所以期待這項(xiàng)成果可以盡早投入到臨床應(yīng)用。”

對(duì)此，歐陽宏偉也表示，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果應(yīng)用到臨床還有較長的道路，團(tuán)隊(duì)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(shù)視野下的可操作性進(jìn)行深入研究。

編輯：魏蔚

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