水凝胶可保护心脏免受手术后粘附的侵害

一个水凝胶这形成了阻止心脏组织粘附到周围的障碍组织后手术是由加州大学圣地亚哥分校研究人员在啮齿动物中开发和成功测试的。工程师，科学家和医生团队还对猪心进行了试点研究，结果令人鼓舞。

在大鼠中，水凝胶完全阻止了粘附的形成。在一项小型试点研究中，用水凝胶处理的猪心经历了更易于去除的严重粘附。此外，水凝胶似乎没有引起慢性炎症。

当外科医生需要在同一部位再次操作时，粘附 - 粘在周围组织上的器官组织是一个相对常见的问题，这在心脏手术中每年有20％发生。当患者是患有心脏畸形的儿童时，重新操作尤其普遍 - 随着孩子的心脏增长，需要其他干预措施。

粘附在打开后的前30天内形成，并可能使操作复杂化并增加干预期间死亡率。在某些情况下，它们还可以干扰适当的心脏功能或完全防止重复手术。该论文的一位高级作家，加州大学圣地亚哥分校生物工程教授卡伦·克里斯曼（Karen Christman）教授，当她的叔叔之一因严重的粘附而无法修复心脏瓣膜时，经历了这一点。

“我们的工作是由医疗问题驱动的工程解决方案，”与他人共同创立的Karios Technologies的Christman说，将水凝胶带入诊所。“现在，它有望显着改善成人和儿童的心脏手术。”

这项工作不仅汇集了生物工程师和医生，还汇集了化学家和材料科学家。

在加州大学圣地亚哥分校等学术医疗中心中，大多数外科医生进行重复操作并经常遇到粘附。在这项研究中，在大鼠中，对照组中有70％的动物产生了严重的粘附。

目前，尚无针对FDA批准的产品，用于预防心脏手术后的粘附。“这种方法有可能显着影响许多可能需要重复手术的患者的生活，无论是心脏还是在体内其他地方。” UC心血管和胸外科手术部主席Michael M. Madani博士说。San Diego Health and one of the paper’s co-authors.

这个怎么做的

相比之下，水凝胶由生物工程师在克里斯曼的实验室中，专门旨在满足患者和外科医生的需求。它可以喷涂，很容易涂抹。一旦喷涂到组织上，它就会与心肌结合，并变成柔软的弹性涂层，从而产生保护性屏障，同时仍允许运动。超过四到六周后，可以轻松地从组织中清除凝胶并溶解。

最大的挑战是确保水凝胶足够强烈，但不会膨胀，因为肿胀会给心脏造成危险的压力。克里斯曼（Christman）和团队使用所谓的交联化学反应，包括将两个分子与共价纽带联系起来，以实现这一目标。Masaki Fujita, the paper’s first author and a visiting scientist in the Department of Bioengineering at UC San Diego, had the idea of using a compound known as catechol, similar to what mussels use to adhere to rocks, to ensure the hydrogel stayed in place on the heart.

儿茶酚含有氨基酸L-DOPA，即肌肉结合蛋白。在这种情况下，将其添加到凝胶碱基，即水溶性聚合物（称为PEG）中。结果是将水凝胶粘在它被施加到的器官上的水凝胶，但随后产生了一个保护性屏障，至​​少在溶解之前持续长达四个星期。到那时，粘附不太可能形成。据研究人员的知识，这是这种类型的配方首次用于预防手术后的粘附。

喷涂装置

研究人员还设计了一种设备，可以安全，准确地将水凝胶喷在进行开放心脏手术的区域内。该设备在两个不同的腔室中容纳水凝胶的两个主要组件。每个组件都是由钉的，具有不同的反应性基团，它们共同链接在一起形成水凝胶。其中一种解决方案还包括Catechol修饰的PEG，以确保其留在心脏上。两者在退出设备时混合，形成凝胶。该过程类似于使用两罐喷漆，例如蓝色和黄色，创建第三种颜色，绿色。

这项研究是在自然通讯。