美国资讯：麻省理工学院新发现——仿生驱血组织胶可以快速缝合伤
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近期，受到藤壶附着在岩石上的粘性物质的启发，麻省理工学院的工程师们设计出了一种强大的生物相容性胶水，可以封闭受伤的组织并帮助它止血。
这种新型膏状物即使被血迹覆盖，也能粘附在表面上，并能在大约15秒内形成紧密的密封。研究人员指出，这种胶可以提供一种更有效的方法来治疗创伤，并帮助控制手术中的出血情况。
麻省理工学院(MIT)机械工程、土木与环境工程教授、该研究的资深作者之一赵宣和表示：“我们正在解决一个在极具挑战性的环境中的粘附问题，即人体组织潮湿、动态的环境。与此同时，我们正试图将这种基础知识转化为能够拯救生命的实际产品，”
Christoph Nabzdyk是明尼苏达州罗彻斯特市梅奥诊所的一名心脏麻醉师和危重护理医生，也是这篇发表在《自然生物医学工程》杂志上的论文的资深作者。麻省理工学院研究科学家Yuk Hyunwoo和博士后吴晶晶是这项研究的主要作者。
来自大自然的启发
赵教授说，寻找止血方法是一个长期存在的问题，但还没有得到充分解决。缝合线通常用于缝合伤口，但缝合到位是一个非常耗时的过程，在紧急情况下，急救人员通常不可能进行完美的缝合。尤其对于军人来说，失血是仅次于创伤性伤害的第一大死亡原因，而在普通民众中，失血是仅次于创伤性伤害的第二大死亡原因。近年来，一些可以止血的材料，也被称为止血剂，已经在市场上出售。其中许多是由含有凝血因子的补丁组成的，这有助于血液自身凝结。然而，这需要几分钟的时间来形成密封，且并不能完全对出血量大的伤口起作用。
赵教授的实验室多年来一直致力于解决这个问题。2019年，他的团队开发了一种双面组织胶带，并展示了它可以用于关闭手术切口的功能。这种胶带的灵感来自蜘蛛在潮湿条件下捕捉猎物时使用的粘性材料，它含有带电的多糖，可以几乎瞬间从表面吸收水分，为胶水清理出一块可以附着的小块干燥区域。
这一次，研究人员再次从自然界中汲取灵感，发明了新的组织胶。他们这次将目光投向了藤壶。藤壶是一种小型甲壳类动物，能附着在岩石、船体上，甚至连鲸鱼等其他动物上。这些表面是湿的，经常是脏的——对于“粘附”来说是非常恶劣的环境。“这引起了我们的注意，”Yuk说，“这非常有趣，因为要封闭出血组织，你不仅要与潮湿作斗争，还要与流出的血液的污染作斗争。我们发现，这种生活在海洋环境中的生物正在做的事情与我们处理复杂出血问题时所做的事情完全相同。” 研究人员对藤壶胶的分析显示，它有一种独特的成分，可以帮助藤壶附着在表面的粘性蛋白质分子悬浮在一种油中，这种油排斥水和表面上的任何污染物，使粘性蛋白质牢固地附着在物体表面上。
因此，麻省理工学院的研究小组决定通过改造他们之前开发的一种粘合剂来模拟这种胶水。这种粘性材料由聚丙烯酸的聚合物和一种叫做NHS酯组成的有机化合物（NHS酯提供了粘性），和壳聚糖（一种糖，可以增强材料的强度）共同组成。研究人员将这种材料薄片冻结，研磨成微粒，然后将这些微粒悬浮在医用硅油中。当产生的膏体被涂在湿的表面(如被血液覆盖的组织)上时，油会排斥可能存在的血液和其他物质，使粘附的微粒交联，在伤口上形成紧密的密封。研究人员在老鼠身上进行的试验显示，在涂上胶水后的15到30秒内，轻轻按压，胶水就会凝固，出血也会停止。
研究人员表示，与2019年研究人员设计的双面胶带相比，这种新材料的一个优势是，这种膏状材料可以被塑造成适合不规则伤口的形状，而胶带则可能更适合密封外科切口或将一些医疗设备连接到身体组织上。“这种可塑形的膏体可以流进去，适合任何不规则的形状并进行密封，”吴博士后说，“这让使用者可以自由地调整它，以适应各种不规则形状的流血伤口。”
更好的出血控制
在猪身上进行的试验中，Nabzdyk和他在梅奥诊所的同事发现，这种胶水能够迅速停止肝脏出血，而且比他们比较的市面上的止血剂更快、更有效。甚至给猪注射强效血液稀释剂(肝素)，使血液不会自发形成凝块时，它也能起作用。他们的研究表明，这种密封可以保持几周的完好，给其下面密封的组织足够的时间去进行自我愈合，而且这种胶水引起的炎症也很小，类似于目前使用的止血剂产生的炎症。经过几个月的时间，这种胶会在体内慢慢被吸收。如果外科医生需要在初次使用它后进入伤口进行修复，也可以通过使用可以溶解它的溶液，提前将其去除。
研究人员现在计划在较大的伤口上测试这种胶，他们希望能证明这种胶对治疗创伤性损伤是有用的。他们还设想，这种技术在外科手术过程中可能会很有用，因为外科医生通常需要花费大量时间来控制出血。Nabzdyk说:“我们在技术上有能力进行许多复杂的手术，但在迅速控制特别严重出血的能力方面，我们还没有真正进步得那么快。”
这种胶水另一种可能的应用场景是帮助那些将塑料管插入血管的病人止血，比如那些用于动脉或中心静脉导管或体外膜氧合(ECMO)的病人。在ECMO过程中，一台机器被用来将病人的血液泵出体外以供氧。它被用来治疗严重的心肺衰竭患者。导管通常会持续插入数周或数月，插入部位的出血可能导致感染。
研究人员已经从麻省理工学院MIT Deshpande Center获得了资金，以帮助他们将这种胶商业化，他们希望在对动物模型进行额外的临床研究后实现这一目标。这项研究还得到了美国国立卫生研究院、国家科学基金会、美国陆军研究办公室、麻省理工学院士兵纳米技术研究所和Zoll Foundation的资助。
文章来自：https://news.mit.edu/2021/barnacle-glue-wound-seal-0809
撰稿：Stella
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