NSR | 织黏附性低溶胀水凝胶用于密封硬膜损伤以及预防术后粘连

知社学术圈 · 公众号 · · 2024-06-16 19:06

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硬膜是包裹在脊髓和脑之外的一层结缔组织膜，起到保护和支持作用。神经外科手术常常需要打开硬膜到达脊髓和脑组织，由此产生的硬膜损伤会导致术后脑脊液渗漏，引发头痛、恶心、呕吐、意识障碍等。目前，临床主要通过缝合的手段对硬膜损伤进行修复和密封。不过，缝合不仅耗时，而且技术要求高，尤其在视野受限的部位不能实现对损伤的快速有效密封。缝合还会对硬膜造成二次损伤，产生的针孔仍然可能渗漏脑脊液，无法实现硬膜损伤的充分闭合与密封。组织黏合剂和密封剂具有操作简便、无二次损伤等优点，能够实现组织损伤的免缝闭合与密封，受到了人们的广泛关注。

近日，中国科学院长春应用化学研究所陈学思、贺超良团队与吉林大学白求恩第二医院赵建武教授团队合作，设计了一种组织黏附性低溶胀水凝胶用于硬膜损伤的免缝闭合与密封。该水凝胶具有低溶胀率，在颅内和脊柱内有限的空间里可以避免压缩神经。水凝胶具有优异的组织黏附强度和密封性能，有效防止脑脊液的渗漏，促进损伤修复并且减轻术后粘连。相关工作发表于《国家科学评论》（ National Science Review , NSR）。

用于密封硬膜损伤的低溶胀水凝胶

水凝胶由明胶和邻苯二醛封端的四臂聚乙二醇（4aPEG-OPA）两组分溶液简单混合后原位交联形成。4aPEG-OPA中邻苯二醛基团与明胶中氨基反应生成不可逆的苄甲内酰胺连接基团。同时，高分子链之间的氢键和静电相互作用提供额外多重交联，使得水凝胶表现出低溶胀率。体外实验显示水凝胶的溶胀率为33.3% ± 5.0%，低于市售的硬膜密封剂（50%-400%）。通过邻苯二醛基团与组织表面氨基的共价键合，原位形成的水凝胶可以牢固黏附在组织表面，其组织黏附强度为79.9 ± 12.0 kPa，显著高于纤维蛋白胶（22.4 ± 5.5 kPa）。使用水凝胶密封组织损伤，测得的爆破压力可以达到208.0 ± 38.0 cmH ₂ O，高于术后脑脊液压力波动范围（成年人直立时约为100 cmH ₂ O）。进一步，通过动物实验证明水凝胶可以密封脑和脊柱硬膜损伤，有效防止脑脊液的渗漏，并且不会对周围神经产生明显的压迫。组织学分析显示水凝胶可以减轻损伤区域炎症，促进硬膜修复与再生，防止术后损伤硬膜与周围组织的粘连。