基于貽貝仿生的粘附劑一直是潛在的生物醫(yī)用材料。不過(guò),這類(lèi)傳統(tǒng)的材料應(yīng)用在受傷組織表面的時(shí)候存在一個(gè)問(wèn)題,那就是液態(tài)的前驅(qū)體溶液形成凝膠的固化時(shí)間較慢。能否設(shè)計(jì)出一種可塑性的凝膠材料,在應(yīng)用時(shí)能夠重新塑形成傷口形狀呢?盡管有許多種方法能夠制備出可塑形的凝膠,但是它們都不具備粘合性。來(lái)自美國(guó)密歇根理工大學(xué)的Bruce P. Lee教授課題組就設(shè)計(jì)了這樣一種復(fù)合凝膠組織封閉劑。
這種材料是由兩部分組成的,一是多巴胺封端的多臂聚乙二醇(為了方便我們稱(chēng)它為PEG-D),另一個(gè)是鋰皂石。前者能與后者發(fā)生相互作用,因此,當(dāng)二者混合后,很快就會(huì)形成具有高粘性的可塑形的復(fù)合凝膠。待敷在傷口上之后,隨著時(shí)間的延長(zhǎng),凝膠中的多巴胺部分會(huì)形成共價(jià)的交聯(lián)結(jié)構(gòu),從而使組織封閉劑的形狀固定下來(lái)。其中,高的PEG-D臂數(shù)與鋰皂石的含量可有效增加物理交聯(lián)點(diǎn)的數(shù)量,而氫鍵與色散力是形成物理交聯(lián)點(diǎn)最重要的相互作用。
復(fù)合凝膠的形成與作用過(guò)程。圖片來(lái)源:Angew. Chem. Int. Ed.
這種凝膠具有很好的塑形能力。放置一天的凝膠能夠在1000%的剪切力作用下,除去剪切力后重新恢復(fù)最初的儲(chǔ)能模量,這表明PEG-D能夠很快的與納米鋰皂石重新形成物理交聯(lián)點(diǎn)。
另一方面,組織封閉劑的粘合性非常重要。在優(yōu)化條件下,該凝膠的最高破裂壓力為320±22 mmHg,高于腎靜脈愈合術(shù)與腸吻合術(shù)所要求的粘合強(qiáng)度。
不過(guò),需要指出的是,當(dāng)凝膠混合時(shí)間超過(guò)30小時(shí)后,由于共價(jià)交聯(lián)程度提高,凝膠的破裂壓力與粘合能力大幅下降,這也與多巴胺喪失了與組織中蛋白質(zhì)反應(yīng)的活性有關(guān)。
相比于傳統(tǒng)的多巴胺基的粘合劑,這類(lèi)凝膠有著顯著的優(yōu)勢(shì):物理凝膠的形成要快于多巴胺通過(guò)化學(xué)反應(yīng)交聯(lián),同時(shí)物理交聯(lián)點(diǎn)又具有可逆與動(dòng)態(tài)的特征,使之能夠具有塑形能力,期待在不久的將來(lái),這種類(lèi)型的組織密封劑能夠大量應(yīng)用于手術(shù)中傷口的密封上。
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