中國海洋大學陳西廣教授團隊《ACS Nano》：受硅藻啟發設計的仿生親水多糖粘合劑用于快速封閉止血
2023-09-26 來源：高分子科技
組織粘附材料在急救止血、傷口愈合以及組織工程等生物醫學領域具有極為重要應用潛能。在血液或體液暴露的情況下，傷口閉合需要快速且有效的濕粘附性能。然而，“界面水層”的間隔作用使得組織粘附材料無法實現牢固的界面粘合。硅藻是海洋中典型的污損生物，通過分泌胞外多糖（主要成分為親水性多糖）來實現強大的水下粘附。
近日，中國海洋大學海洋生命學院陳西廣教授團隊創新性地提出了“硅藻仿生親水多糖濕粘附機制”，利用親水性白芨多糖（Bletilla Striata Polysaccharide, BSP）和硅藻外殼，即硅藻生物硅（Diatom Biosilica, DB），構建了具有強大濕粘附性能的BSP/DB封閉止血材料（圖1a，b）。研究結果表明，DB通過其微納米層級多孔結構為BSP和生物組織分子提供大量錨定位點，利用其表面豐富的硅醇基團與生物組織分子間形成氫鍵，表現出獨特的錨定界面作用。該作用一方面有效提升BSP的耐水性與內聚力（圖1c），另一方面，可進一步增強粘合劑與生物組織分子間的連接網絡（圖1d），表現出強大的濕粘附能力，在多種動物創傷模型中表現出快速封閉和快速止血作用（圖2）。凍干后的BSP/DB可進一步實現抗凝全血的快速凝固，擴大其臨床應用場景（圖3）。這項研究工作不僅加深了目前對硅藻水下粘附機制的理解，而且為仿生設計具有高效濕粘附性能的生物醫用材料開辟了新的途徑。該工作以“Diatom-Inspired Bionic Hydrophilic Polysaccharide Adhesive for Rapid Sealing Hemostasis”為題發表在ACS Nano上（ACS Nano 2023. DOI 10.1021/acsnano.3c05205.）。陳西廣教授團隊博士生孫小杰為論文第一作者，馮超副教授為通訊作者。該研究得到國家自然科學基金、山東省自然科學基金的支持。
圖1 受硅藻啟發設計的仿生親水多糖粘合劑—BSP/DB封閉止血材料
圖2 BSP/DB封閉止血材料在動物創傷模型中表現出快速封閉和快速止血作用
圖3凍干的BSP/DB實現抗凝全血組分的快速凝固
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https://doi.org/10.1021/acsnano.3c05205
https://doi.org/10.1021/acsami.6b12317
https://doi.org/10.1016/j.bioadv.2022.213179
https://doi.org/10.1016/j.jcis.2023.07.202
https://doi.org/10.1002/adhm.202000951
https://doi.org/10.1021/acsami.2c13956
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（責任編輯：xu）
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