MIT发明人体双面胶 5秒粘合伤口还可“人机互粘”

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普通锡纸 可在干燥物体外皮 轻松粘牢,但它一碰上湿润物体外皮 就不灵了,同类人体组织。这是因为,水分会将另三个小 接触面的分子隔失去来,阻止了其相互作用。

在自然界潮湿环境中生活的贻贝和蜘蛛,显然那末有些困扰,它们也能去除接触面的水分从而形成强力粘合,科学家由此受到启发。

10 月 60 日,麻省理工学院机械工程系副教授赵选贺(Xuanhe Zhao)团队关于有些新型双面锡纸 (DST)的研究发表在《自然》杂志上。

5 秒实现强力粘附

在医学湿组织的粘附中,与缝合或钉合相比,粘合更具优势。目前已有的组织粘合剂主要依赖在组织外皮 水分中扩散其大分子单体或聚合物,来形成和湿组织的粘结。但同类粘合剂尚不成熟的句子的句子是什么的句子的句子 期是什么:粘附带宽太慢,粘合力弱,与组织的机械匹配性差,生物相容性低,却说我不方便保存或使用。

图 | 新型双面胶与此前组织粘合剂对比。图 a 和图 b 为以前的产品,依靠组织外皮 水分中扩散大分子单体或聚合物来形成湿组织粘结。图 c 和图 d 为新型双面胶,该聚合物也能快速干燥湿组织外皮 水分,在组织外皮 形成共价交联。(来源:赵选贺)

麻省理工学院机械工程系副教授赵选贺(Xuanhe Zhao)团队提出干燥交联机理(dry-crosslinking),并发明了有些新型双面锡纸 (DST)。新型双面胶由明胶或壳聚糖同类生物聚合物和聚丙烯酸- N -琥珀酰亚胺酯组成,这是有些可生物降解的材料。其原理是,双面胶也能趋于稳定快速水合和溶胀,也却说我说该聚合物也能快速干燥湿组织外皮 水分,从而与组织外皮 形成快速临时交联。就让双面胶与组织外皮 的胺基形成共价交联,进一步增强了粘合的带宽和长期稳定性。

这是有些受生物启发的、但全是仿制生物的设计。赵选贺介绍说,现有的研究大多仿制能在潮湿环境中粘结的生物胶水的成分,同类其中的蛋白质。大伙的工作是基于理解贻贝、蜘蛛等在潮湿环境下粘结的机理,却说我用也能大规模生产的、廉价的、生物兼容的材料制造人体双面胶。

有些干燥效果在轻压组织外皮 (1 千帕斯卡)下即可实现。体外小鼠、体内大鼠和离体猪的器官试验表明,无论在出血组织还是工程气体,有些双面胶也能在 5 秒内实现强力粘附。研究人员认为,有些双面胶也能作为组织粘合剂和填料密封剂,用于可穿戴设备和可植入设备与湿组织的粘附。

现有的组织粘合剂的粘附时间长于 1 分钟,却说我它们的粘附性能包括韧性、剪切和拉伸带宽,均弱于新型双面胶。随便说说坚韧水凝胶粘合剂也能实现接近新型双面胶的韧性,但它需用在组织外皮 持续施压 5 分钟到 60 分钟也能实现有效粘附。

为了验证新型双面胶在跳动心脏的粘附性能,赵选贺将另三个小 塑料贴片在 5 秒钟内粘在小老鼠跳动的心脏上,并保持在跳动心脏上牢固粘合好多好多 天。

专访赵选贺

DeepTech:这项研究的突破是那些?

赵选贺:第另三个小 突破是在机理上。大伙提出了干燥交联(dry-crosslinking)机理,来实现体内器官等潮湿外皮 的快速粘合,并保持粘合长期坚韧。

第三个小突破是在生物胶水的形式上。大伙发明了人体双面胶,不需用光照、紫外线(UV)、加热、搅拌、涂抹等操作,直接像使用双面胶那样应用在器官和植入设备上。与常用的液态生物胶水相比,更加方便医生使用。

第另三个小 突破是在生物胶水的性能上。人体双面胶也能在 5 秒钟内粘合各种软湿器官以及植入设备,保持长期坚韧粘结和心物兼容,却说我最终能实现生物降解。同类,大伙也能把另三个小 塑料贴片在 5 秒钟内粘在小老鼠跳动的心脏上,并保持在跳动心脏上牢固粘合好多好多 天。

DeepTech:与现有生物胶水相比,新型双面胶的湿组织粘附性能怎么?新型双面胶的使用有那些很糙要求吗?

赵选贺:现有的商用生物胶水都需用一分钟以上的粘合时间,而粘合韧性在 20 焦耳每平方米(Jm−2) 以下。人体双面胶仅需用 5 秒钟粘合各种组织器官,粘合韧性可高达 60 0 焦耳每平方米;此外,随便说说坚韧水凝胶的粘合韧性可达 60 0 焦耳每平方米,却说我需用 5-60 分钟持续稳定按压也能形成粘结。

DeepTech:有些双面胶的材料是新的发现吗?

赵选贺:是的。大伙提出干燥粘合的新机理,设计了新的复合材料,解决了生物粘结和湿粘结领域的另三个小 问题报告 。需用强调的是,人体双面胶的每个成分全是现有的生物材料,却说我都使用在 FDA 批准的产品中。

DeepTech:对于有些正在出血的伤口,双面胶的止血效果怎么呢?是因为说,出血伤口在多大的情况表下也能适用?

赵选贺:随便说说那末在本文中报告,大伙发现干燥交联机理也能很好地应用在出血伤口上。大伙正在做这方面的工作。

DeepTech:除了可穿戴设备和可植入设备与湿组织的粘附,有些双面胶也能用于日常伤口粘合吗?以及有些双面胶会在那些以前能有推广?

赵选贺:随便说说本研究侧重于用双面胶粘合体内器官和植入设备,但大伙发现双面胶也能有效地粘合并解决日常伤口,甚至是糖尿病人的慢性伤口。大伙正在做这方面研究。

是因为有些技术比较成熟的句子的句子是什么的句子的句子 期是什么,优势明显,是因为救治好多好多 病人,大伙正在大力推广临床应用,也在考虑商业化。另外,干燥交联机理和人体双面胶是因为通过 MIT 申请专利。

赵选贺简介

赵选贺,美国麻省理工学院机械工程系副教授。60 3 年毕业于天津大学,60 9  年博士毕业于哈佛大学机械工程系,师从国际著名力学家锁志刚教授。2010 年,他加入杜克大学机械工程与材料科学系担任助理教授,2014 年加入麻省理工学院机械工程系担任副教授。他目前的研究项目集中在气体力学、软材料、活性材料、生物材料、生物电子学和 3D 打印等交叉领域。

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