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  胃穿孔是潰瘍病患者最嚴(yán)重的并發(fā)癥之一。當(dāng)胃發(fā)生穿孔時(shí)，胃內(nèi)容物、 膽汁及胃酸易漏入腹腔造成腹腔污染，引起腹膜炎、腹腔膿腫等，嚴(yán)重時(shí)甚至發(fā)生中毒性休克。通用治療手段是采用縫合線以實(shí)現(xiàn)穿孔的封閉和修復(fù)，但縫合操作耗時(shí)長(zhǎng)、針穿刺導(dǎo)致組織損傷和出血、縫合點(diǎn)周圍組織應(yīng)力集中導(dǎo)致多種術(shù)后并發(fā)癥等。近年來，水凝膠類生物粘合劑在縫合手術(shù)中有著巨大的應(yīng)用空間，極大幅度的避免術(shù)中和術(shù)后并發(fā)癥、降低術(shù)后恢復(fù)時(shí)間和患者的不適。然而，在直接接觸胃酸的情況下，大部分水凝膠材料都會(huì)迅速溶脹，導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞，很難保證胃穿孔的有效閉合。

  近日，南方科技大學(xué)劉吉團(tuán)隊(duì)在《Advanced Functional Materials》上發(fā)表文章《Hydrogel Bioadhesives with Extreme Acid-Tolerance for Gastric Perforation Repairing》，報(bào)道了一種耐酸的水凝膠粘合劑，在極端的胃酸條件下具有穩(wěn)定的機(jī)械性能和組織粘合特性，同時(shí)其良好的生物相容性和可調(diào)的生物可降解性，為胃穿孔的無創(chuàng)閉合和快速修復(fù)提供了技術(shù)支持。該團(tuán)隊(duì)通過設(shè)計(jì)制備了具有三明治結(jié)構(gòu)的水凝膠粘合劑，其水凝膠基底為d甲基丙烯酸羥乙酯（HEMA）和N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）的共聚網(wǎng)絡(luò)，其內(nèi)部納米尺度的微相結(jié)構(gòu)賦予了這類水凝膠材料胃酸環(huán)境下的抗溶脹特性和機(jī)械穩(wěn)定性；而粘合層則是由一層聚合物刷（聚丙烯酸-N-羥基琥珀酰亞胺酯（PAA-NHS）），保證粘合層能與生物組織快速發(fā)生酰胺化反應(yīng)，形成穩(wěn)健的水凝膠-生物組織界面。

圖1：耐酸水凝膠粘合劑抗溶脹性能設(shè)計(jì)原理及應(yīng)用于胃穿孔的閉合與修復(fù)。

  體外實(shí)驗(yàn)表明在模擬胃液（SGF，pH = 2.0）條件下，這類水凝膠粘合劑在觀察時(shí)間內(nèi)（10天）保持著優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度和韌性，與離體胃部組織也能保持良好的粘合界面，粘合強(qiáng)度和穩(wěn)定性遠(yuǎn)優(yōu)于商業(yè)化粘合劑纖維蛋白膠（Fibrin glue^TM）和氰基丙烯酸酯（Vetbond^TM）等。

圖2：耐酸水凝膠粘合劑在SGF浸泡條件下的機(jī)械性能（a）和組織粘合性能(b,箭頭所指)穩(wěn)定性。

  通過在大鼠上建立胃穿孔模型，該團(tuán)隊(duì)證實(shí)了這類水凝膠粘合劑能夠?qū)崿F(xiàn)胃穿孔的無損傷閉合，術(shù)后14天，該粘合劑完整保留于創(chuàng)面，穿孔完全閉合且并未發(fā)現(xiàn)任何胃內(nèi)容物泄露導(dǎo)致的并發(fā)癥。免疫組化研究表明，較于傳統(tǒng)縫合手術(shù)組，這類耐酸粘合劑能顯著縮短穿孔修復(fù)過程中的炎癥反應(yīng)期，促進(jìn)新生血管生成并有效抑制疤痕組織的形成，進(jìn)而加快胃穿孔修復(fù)。，有望在消化道疾病手術(shù)（胃穿孔、胃癌切除等）中代替縫合線用于胃組織縫合和修復(fù)。

圖3：水凝膠生物粘合劑用于體內(nèi)胃穿孔無線縫合與修復(fù)。

  南方科技大學(xué)博士生陳興梅為該論文第一作者，劉吉副教授為通訊作者。該研究得到深圳市政府和南方科技大學(xué)科研啟動(dòng)基金，麻省理工學(xué)院和南方科技大學(xué)機(jī)械工程研究與教育中心，深圳市科技創(chuàng)新委員會(huì)和廣東省基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究等基金項(xiàng)目的資助。

  論文鏈接： https://doi.org/10.1002/adfm.202202285

招聘信息

  劉吉課題組長(zhǎng)期招聘研究助理教授、博士后和研究助理，有意者請(qǐng)將個(gè)人簡(jiǎn)歷（pdf）等相關(guān)材料發(fā)送至liuj9@sustech.edu.cn郵件標(biāo)題請(qǐng)注明“姓名+畢業(yè)學(xué)校+應(yīng)聘職位”，期待您的加盟！

  劉吉副教授及團(tuán)隊(duì)簡(jiǎn)介：劉吉博士于2019年9月加入南方科技大學(xué)獨(dú)立建組，任博士生導(dǎo)師。主要研究領(lǐng)域?yàn)檐洸牧系臉O限性能設(shè)計(jì)、仿生軟材料、生物界面、軟材料3D打印以及功能軟材料在人體技術(shù)上的應(yīng)用等。近年來，在Science Advances，Nature Communications，PNAS，Advanced Materials，Advanced Functional Materials等期刊上發(fā)表文章50余篇。先后獲得國(guó)家人才項(xiàng)目(2020)、《麻省理工科技評(píng)論》中國(guó)區(qū) “35歲以下科技創(chuàng)新35人” (2020)、珠江人才引進(jìn)高層次人才青年項(xiàng)目(2020)、深圳市海外高層次人才(2020)、日本高分子協(xié)會(huì)青年學(xué)者獎(jiǎng)(2017)、瑪麗居里學(xué)者(2015)等榮譽(yù)。課題組更多信息請(qǐng)看：http://faculty.sustech.edu.cn/liuj9/