美国密歇根理工大学开发出新型复合凝胶材料有望用于手术伤口密封

高分子科学前沿 · 公众号 · 化学 · 2017-04-24 16:13

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据报道， 美国密歇根理工大学的Bruce P. Lee教授课题组 设计了一种具有可塑性和粘合性的复合凝胶组织封闭剂，有望应用于生物医用领域。

这种材料是由两部分组成的，一是多巴胺封端的多臂聚乙二醇（为了方便我们称它为PEG-D），另一个是锂皂石。前者能与后者发生相互作用，因此，当二者混合后，很快就会形成具有高粘性的可塑形的复合凝胶。待敷在伤口上之后，随着时间的延长，凝胶中的多巴胺部分会形成共价的交联结构，从而使组织封闭剂的形状固定下来。其中，高的PEG-D臂数与锂皂石的含量可有效增加物理交联点的数量，而氢键与色散力是形成物理交联点最重要的相互作用。

▲ 复合凝胶的形成与作用过程（图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.）

这种凝胶具有很好的塑形能力。放置一天的凝胶能够在1000%的剪切力作用下，除去剪切力后重新恢复最初的储能模量，这表明PEG-D能够很快的与纳米锂皂石重新形成物理交联点。

另一方面，组织封闭剂的粘合性非常重要。在优化条件下，该凝胶的最高破裂压力为320±22 mmHg，高于肾静脉愈合术与肠吻合术所要求的粘合强度。

不过，需要指出的是，当凝胶混合时间超过30小时后，由于共价交联程度提高，凝胶的破裂压力与粘合能力大幅下降，这也与多巴胺丧失了与组织中蛋白质反应的活性有关。

相比于传统的多巴胺基的粘合剂，这类凝胶有着显著的优势：物理凝胶的形成要快于多巴胺通过化学反应交联，同时物理交联点又具有可逆与动态的特征，使之能够具有塑形能力，期待在不就的将来，这种类型的组织密封剂能够大量应用于手术中伤口的密封上。

参考文献： Liu Y, Meng H, Qian Z, et al. A Moldable Nanocomposite Hydrogel Composed of a Mussel-Inspired Polymer and a Nanosilicate as a Fit-to-Shape Tissue Sealant.[J]. Angewandte Chemie, 2017, 129. DOI： 10.1002/ange.201700628

链接：

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.201700628/full