基于貽貝仿生的粘附劑一直是潛在的生物醫用材料。不過,這類傳統的材料應用在受傷組織表面的時候存在一個問題,那就是液態的前驅體溶液形成凝膠的固化時間較慢。能否設計出一種可塑性的凝膠材料,在應用時能夠重新塑形成傷口形狀呢?盡管有許多種方法能夠制備出可塑形的凝膠,但是它們都不具備粘合性。來自美國密歇根理工大學的Bruce P. Lee教授課題組就設計了這樣一種復合凝膠組織封閉劑。
這種材料是由兩部分組成的,一是多巴胺封端的多臂聚乙二醇(為了方便我們稱它為PEG-D),另一個是鋰皂石。前者能與后者發生相互作用,因此,當二者混合后,很快就會形成具有高粘性的可塑形的復合凝膠。待敷在傷口上之后,隨著時間的延長,凝膠中的多巴胺部分會形成共價的交聯結構,從而使組織封閉劑的形狀固定下來。其中,高的PEG-D臂數與鋰皂石的含量可有效增加物理交聯點的數量,而氫鍵與色散力是形成物理交聯點最重要的相互作用。
復合凝膠的形成與作用過程。圖片來源:Angew. Chem. Int. Ed.
這種凝膠具有很好的塑形能力。放置一天的凝膠能夠在1000%的剪切力作用下,除去剪切力后重新恢復最初的儲能模量,這表明PEG-D能夠很快的與納米鋰皂石重新形成物理交聯點。
另一方面,組織封閉劑的粘合性非常重要。在優化條件下,該凝膠的最高破裂壓力為320±22 mmHg,高于腎靜脈愈合術與腸吻合術所要求的粘合強度。
不過,需要指出的是,當凝膠混合時間超過30小時后,由于共價交聯程度提高,凝膠的破裂壓力與粘合能力大幅下降,這也與多巴胺喪失了與組織中蛋白質反應的活性有關。
相比于傳統的多巴胺基的粘合劑,這類凝膠有著顯著的優勢:物理凝膠的形成要快于多巴胺通過化學反應交聯,同時物理交聯點又具有可逆與動態的特征,使之能夠具有塑形能力,期待在不就的將來,這種類型的組織密封劑能夠大量應用于手術中傷口的密封上。
論文鏈接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201700628/abstract
- 山東大學崔基煒教授團隊AHM:低免疫原性靶向聚乙二醇納米粒子用于光熱-免疫協同治療 2025-01-08
- 山東大學崔基煒教授團隊AHM:凝聚體衍生的聚乙二醇納米顆粒用于聯合腫瘤治療 2025-01-08
- 復旦大學占昌友教授團隊:羥基PEG可規避人群預存抗PEG抗體 - 助力LNP高效遞送 2024-10-30
- 浙江大學周民/路靜、新加坡國立大學陳小元團隊《Adv. Mater.》:微藻復合凝膠用于治療炎癥性腸病及其相關焦慮和抑郁癥狀 2024-03-02
- 華南理工彭新文教授課題組 Adv. Funct. Mater.:以納米纖維素復合材料制作3D打印漿料并垂直打印高分辨率微型結構 2024-01-17
- 北化于中振、楊冬芝團隊 Appl. Catal. B: Environ.:復合凝膠微反應器用于大氣環境中自發吸濕和催化水解污染物 2023-04-19
- 福州大學林子俺研究員團隊 AFM:一種具有自氧化特性的鄰位二羥基廣譜抗菌共價有機框架水凝膠用于促進糖尿病傷口愈合 2025-05-06