外科手術(shù)中，把斷裂、破裂的血管接起來一直是“針線活”，但縫合術(shù)不適合特別細(xì)小的血管?！吧锬z水”是研究人員新發(fā)明一種方法，用“生物膠水”能把細(xì)小血管粘接起來，并且能避免縫合術(shù)的一些副作用。生物醫(yī)學(xué)膠的開發(fā)是一項(xiàng)重要而具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，因?yàn)楸砻嫔舷嗷ヅ懦獾奶匦孕枰Y(jié)合在一種材料中，即強(qiáng)粘附性和對愈合組織重塑過程的適應(yīng)性。近年來，生物膠水的研究成為了醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)，制備粘接性能強(qiáng)的生物膠水并應(yīng)用在臨床實(shí)驗(yàn)中是研究者們追求的目標(biāo)。
清華大學(xué)劉凱教授及德國亞琛工業(yè)大學(xué)Andreas Herrmann教授合作，報(bào)道了一種生物兼容和可生物降解的蛋白質(zhì)基粘合劑，無需共價(jià)鍵，由陽離子超荷電多肽和陰離子十二烷基苯磺酸鈉表面活性劑組成的復(fù)合物，賴氨酸與表面活性劑的摩爾比為 1:0.9，在多重超分子相互作用驅(qū)動下，從而實(shí)現(xiàn)超強(qiáng)粘附，達(dá)到16.5 MPa，是常規(guī)生物膠水的10倍。相關(guān)研究內(nèi)容以“Ultra-strong bio-glue from genetically engineered polypeptides”為題發(fā)表在《Nature Communications》。
傳統(tǒng)的聚合物膠粘劑通過涂層表面粗糙度和延緩粘接接頭的斷裂來實(shí)現(xiàn)高粘接強(qiáng)度。一般需要原位聚合或反應(yīng)性單體的交聯(lián)，這些單體形成永久性的、非自適應(yīng)的共價(jià)鍵或網(wǎng)絡(luò)。最近，基于超分子界面鍵形成的體系，如鄰苯二酚或主客體基序，引起了大家的興趣。然而，它們在環(huán)境條件下不能提供強(qiáng)大的粘附強(qiáng)度。在實(shí)際應(yīng)用中無法滿足生物降解性。由于生物大分子可以在合理的時(shí)間尺度上通過生物化學(xué)過程降解，因此生物大分子可以作為粘接線應(yīng)用于膠水中。例如在傷口愈合過程中，蛋白酶在基質(zhì)微環(huán)境中增多，并積極降解外源性實(shí)體和原生成分。研究者們已經(jīng)開發(fā)了幾種彈性基粘合劑、血液來源的纖維蛋白密封劑和其他天然來源的粘合劑基質(zhì)，但都需要通過熱或紫外光照射進(jìn)行費(fèi)時(shí)費(fèi)力的預(yù)處理，以形成主要的共價(jià)鍵，有可能對受損組織造成二次損傷。理想的用于再生醫(yī)學(xué)的粘接劑應(yīng)該將生物相容性和可降解性與高粘接劑強(qiáng)度結(jié)合起來，同時(shí)仍然具有適應(yīng)性和靈活性。為了解決上述難題，作者提出了增壓多肽基膠粘劑系列的設(shè)計(jì)。這些膠是由靜電絡(luò)合陽離子多肽和陰離子芳香表面活性劑形成的，避免了在膠合過程中形成共價(jià)鍵。非共價(jià)鍵組合產(chǎn)生超高的斷裂強(qiáng)度，超過已知的蛋白質(zhì)基粘合劑一個數(shù)量級，能使外皮創(chuàng)面和內(nèi)臟器官缺損迅速愈合，同時(shí)加速創(chuàng)面愈合。熱重分析(TGA)表明,SUP-SDBS復(fù)合物表現(xiàn)出的含水量~ 42% (w / w)。制作完成后，通過搭接剪切試驗(yàn)研究了SUP膠的體粘接強(qiáng)度。K72-SDBS和商用氰基丙烯酸酯膠(作為比較)應(yīng)用于玻璃、鋼、鋁、聚乙烯(PE)和聚氯乙烯(PVC)等各種基材上。K72-SDBS膠在高能表面(玻璃或金屬)粘附較強(qiáng)，斷裂強(qiáng)度為11.0 ~ 14.0 MPa，與氰基丙烯酸酯膠相當(dāng)。這可以用膠水和表面之間的化學(xué)相互作用和機(jī)械聯(lián)鎖的勢能來解釋。在低能量表面(PVC或PE)， SUP膠水的附著力減少，但仍然像氰基丙烯酸酯一樣強(qiáng)，是最強(qiáng)的商業(yè)可用的粘合劑之一。對膠粘劑的lap - shear研究表明，黏附強(qiáng)度隨著SUP摩爾質(zhì)量的增加而增加，黏附強(qiáng)度可調(diào)節(jié)在3.0 - 16.5 MPa之間。作者研究了SUP膠在體內(nèi)和體外的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的適應(yīng)性。作者使用SUP-SDBS復(fù)合物將兩片豬心臟、肌肉、肝臟和皮膚粘在一起，單向拉伸測試記錄相應(yīng)的force-extension曲線。實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步表征了SUP膠對肌肉、肝臟和皮膚組織的粘附性能，其粘附能分別為80 J m-2、45 J m-2和6 J m-2。在人類皮膚和眼瞼上進(jìn)行了用于化妝品和皮膚保健的粘合劑應(yīng)用概念驗(yàn)證。作者采用自定義線性切口和圓形開口的大鼠模型進(jìn)行傷口愈合的系統(tǒng)體內(nèi)評價(jià)。采用4種不同的動物組進(jìn)行傷口處理，包括空白、縫合、商業(yè)醫(yī)用粘接劑COMPONT和SUP膠。采用SUP膠治療組，將SUP膠調(diào)整至切口處，將創(chuàng)面密封嚴(yán)密。在8天內(nèi)定量評估愈合進(jìn)度。5 天后，與其他各組相比，SUP膠修復(fù)創(chuàng)面面積明顯增加，說明SUP膠具有皮膚再生能力。第8天，用SUP膠處理的大鼠創(chuàng)面面積為4%，幾乎不可見瘢痕，效果優(yōu)于商用醫(yī)用膠粘劑。在一項(xiàng)關(guān)于圓形傷口的傷口敷料的研究中也觀察到類似的趨勢。從這些實(shí)驗(yàn)中可以看出，SUP膠對不同形狀的傷口具有積極的促進(jìn)止血和加速愈合的作用。與縫合線閉合和商業(yè)化學(xué)粘合劑形成鮮明對比的是，SUP膠水具有可生物降解的性質(zhì)和超分子結(jié)合特性，可能很好地適應(yīng)了基質(zhì)和組織的動力學(xué)，這可能解釋了皮膚缺陷加速愈合和再生的原因。圖4:創(chuàng)傷后大鼠皮膚組織的組織學(xué)研究表明，SUP膠促進(jìn)傷口愈合和組織再生。圖3:SUP膠用于濕組織粘連和傷口止血的定量及應(yīng)用。綜上，作者制備了有強(qiáng)勁粘附強(qiáng)度的生物膠水，復(fù)雜的非共價(jià)相互作用在干態(tài)和濕態(tài)中建立了強(qiáng)大的粘附和內(nèi)聚。在各種硬基材和軟組織上的實(shí)驗(yàn)表面，所制備的生物膠水的粘附性能是迄今為止報(bào)道的所有其他生物激發(fā)蛋白基粘合劑的十倍以上。陽離子SUP靜電與芳香族表面活性劑的超分子絡(luò)合，使SUP膠具有超強(qiáng)的粘合力和可生物降解性。這種獨(dú)特的特性使這種材料非常適合美容護(hù)膚應(yīng)用，并可作為體內(nèi)生物膠，使手術(shù)后的組織再生，發(fā)揮快速止血、避免炎癥反應(yīng)和加速愈合的作用，為傷口愈合研究提供新機(jī)遇。
本站僅提供存儲服務(wù)，所有內(nèi)容均由用戶發(fā)布，如發(fā)現(xiàn)有害或侵權(quán)內(nèi)容，請
點(diǎn)擊舉報(bào)。
