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与现有的手术胶粘剂不同，该团队的新胶粘剂的设计初衷是在暴露于细菌和体液。随着时间的推移，贴片可以安全地生物降解。
研究人员正在与临床医生和外科医生合作，以优化手术使用的设计，他们设想，这种新的生物粘合剂可以通过微创手术工具，由外科医生直接或通过医疗机器人远程操作。
“微创手术和机器人手术正被越来越多地采用，因为它们减少了开放性手术的创伤并加快了恢复。然而，在这些手术中，封闭内部伤口是一个挑战，”麻省理工学院机械工程和土木与环境工程教授赵宣和说。
“这种贴片技术跨越了许多领域，”合著者Christoph Nabzdyk补充道，他是明尼苏达州罗切斯特市梅奥诊所的心脏麻醉师和重症监护医师。这可以用于修复结肠镜检查穿孔，或在创伤或选择性手术干预后密封实体器官或血管。人们不需要进行完全开放的外科手术，而是可以从内部提供一个贴片来封闭伤口，至少是暂时的，甚至可能是长期的。”
这项研究的共同作者包括主要作者Sarah Wu和Hyunwoo Yuk，以及麻省理工学院的jing Wu。
分层的保护
目前在微创手术中使用的生物粘接剂主要是as可生物降解的液体和胶水可以覆盖受损组织。然而，当这些胶水固化时，它们会在较软的底层表面上变硬，造成不完美的密封。血液和其他生物液体也会污染胶水，阻止粘连到受伤部位。胶水还可以在伤口完全愈合之前清洗掉，而且，在使用后，它们还可能导致炎症和疤痕组织的形成。
考虑到当前设计的局限性，该团队的目标是设计一个能够满足三个功能需求的替代方案。它应该能够粘附在受伤部位的潮湿表面，在到达目的地之前避免与任何东西结合，一旦应用在受伤部位，可以抵抗细菌污染和过度炎症。
该团队的设计以三层贴片的形式满足了这三个要求。中间层是主要的生物粘合剂，由水凝胶材料制成，其中嵌入了一种叫做NHS酯的化合物。当与潮湿的表面接触时，这种粘合剂会吸收周围的任何水分，并变得柔韧有弹性，形成组织的轮廓。同时，粘合剂中的酯类与组织表面的化合物形成强共价键，在两种材料之间形成紧密的密封。这个中间层的设计是基于赵的团队之前的工作。
然后，该团队将这种粘合剂夹在两层之间，每一层具有不同的保护效果。底层由一种涂有硅油的材料制成，这种材料可以暂时润滑粘合剂，防止它在穿过身体时粘在其他表面。当粘接剂到达目的地，轻轻压在受伤的组织上，硅油被挤出，让粘接剂粘在组织上。
胶粘剂的顶层由嵌入两性离子聚合物的弹性体薄膜组成，或由正离子和负离子组成的分子链，其作用是吸引周围的任何水分子到弹性体表面。通过这种方式，粘合剂的外表面形成了一层水基皮肤，或者是防止细菌和其他污染物的屏障。
Yuk说:“在微创手术中，你不可能轻易地访问一个站点来涂抹粘合剂。”“在去目的地的路上，你真的要与大量随机的污染物和体液作斗争。”
适合机器人
在一系列的演示中，研究人员表明，这种新的生物粘合剂能够牢固地附着在动物组织样本上，即使是在长时间浸泡在装有液体(包括血液)的烧杯中。
他们还采用了折纸技术，将通常用于微创手术的器械(如气囊导管和外科订书机)周围的粘合剂折叠起来。他们将这些工具穿过主要气道和血管的动物模型，包括气管、食道、主动脉和肠道。通过给气囊导管充气或轻压缝合器，他们能够将贴片粘贴到撕裂的组织和器官上，并且在贴片使用一个月后，在贴片部位或附近没有发现污染的迹象。
研究人员设想，这种新型生物粘合剂可以以预先折叠的结构制造，使外科医生可以轻松地将其安装在微创器械以及目前正在用于机器人手术的工具上。他们正寻求与设计师合作，将生物粘合剂整合到机器人手术平台中。
Wu说:“我们相信，这种贴片在概念上的新颖形式和功能代表了克服机器人手术中平移障碍和促进生物黏附材料广泛临床应用方面令人兴奋的一步。”
该团队已经在杂志上发表了他们的研究结果先进材料．
来源:麻省理工学院
