讓蛋白質成分聯網 神奇“膠水”實現快速止血

第二看臺

本報記者 江 耘 實習生 洪恆飛

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，能夠有力粘附於溼潤器官組織表面，在光的控制下迅速成膠，快速修補動脈、心臟等創口，並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，相關論文發表於《自然通訊》雜誌。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、溼性、大出血組織截面處的止血和封閉問題。

雙層網路粘附溼滑表面

“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，人體的面板、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，傷口極速癒合，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製水凝膠，最大的挑戰在於——介面是溼的。

日常生活中，人們若想在牆上粘不乾膠掛鉤，需要保持牆面乾燥無塵，一旦牆面溼滑，粘膠就很難發揮作用。“但人體環境是溼的。”歐陽宏偉說，尤其是血管破裂處，流動的血液衝擊傷口，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，長出兩層網路結構，從流動的液態變相為固態。

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

光控成膠挑戰心跳搏動

研究團隊隨後在豬肝臟大面積出血、豬頸動脈破裂等情況下測試Matrix Gel的效能，均顯示了良好的修補效能。“於是我們想試試，對於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，鮮血噴湧而出。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，術後為期兩週的恢復期檢測，均未發現手術導致的任何異常。

“由此可見，除了溼面修補這一功能，雙層網路也極大地提升了材料的力學效能。”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於操控。

天然材料滿足生物相容

在許多外科手術中，術後止血工作繁瑣而艱鉅，也是手術風險的敏感環節，特別是對於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是透過對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影片後，上海兒童醫學中心的心胸外科醫師陳會文發出了驚歎。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儘早投入到臨床應用。”

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。