Science (科學)雜誌刊登一項最新研究:哈佛大學科學家受到「鼻涕蟲」啟發,研製了一種新型止血材料 TA(Tough Adhesives),中文翻譯「強力膠」,名字起得也是簡單粗暴。
這種新型材料可以迅速粘連止血,同時又保持極高的組織器官強度。
如下圖,心臟上的孔洞都可以直接打個「補丁」,驚喜不驚喜,意外不意外?
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用法也十分簡單,只需要貼上就行,是不是很簡單!
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貼上後需要非常大的力氣才能夠扯掉:
而且,即使在有血的表面(溼潤環境)也能輕鬆粘合:
此外,它的延展性十分好,可以拉伸到原體積 14 倍長度,同時仍可保證粘連處固定良好。
而且,時間越長,它的粘合作用越強,遠遠甩掉了其他同類膠水。
除了粘心臟,還能粘肝臟、粘皮膚、粘軟骨、粘動脈等等等等:
它的細胞組織相容性良好,僅有輕中度的炎症反應。加上操作簡單,就連心臟大出血,都可以「一貼止血」,這幾乎就是理想中的完美外科吻合止血材料。
而這種材料,是從鼻涕蟲身上找到的!
為什麼是「鼻涕蟲」?
目前外科最常用的纖維蛋白膠(fibrin glue)和「502」膠都存在嚴重缺陷。
氰基丙烯酸酯聚合物(「502」膠水有效成分)在含水的溼潤環境下會逐漸分解,不但會產生甲醛等毒性物質,而且其強度會隨之下降甚至消失。而這對於血管外科吻合來說就存在很大的風險。因此直到目前,仍只能應用於皮膚表面的粘連。
纖維蛋白膠(fibrin glue)常用於術後止血。這種粘合劑使用了從血漿中分離的纖維蛋白原,並用凝血酶將其轉變為纖維蛋白形成凝塊。這些凝塊有一定粘性,但無法形成牢固的聯結,而且 48 小時內就會被降解。而且其由於纖維蛋白原的特性,會導致手術部位廣泛粘連,對未來可能手術造成風險。
在傳統膠水材料折戟沉沙之時,科學家把目光投向了自然界中的生物。
貽貝、壁虎、蝸牛都能夠產生粘液,穩定粘附,而在科學家們的篩選過程中,一種叫做 Arion subfuscus 的鼻涕蟲脫穎而出。
- 這種鼻涕蟲具有很好的柔軟延展性;
- 當遭受威脅時,它會分泌一種特殊的粘液,把它自己和岩石土壤表面粘起來,捕食者甚至很難將它從它膠粘的表面上撬開;
- 而整個粘連過程都是在粘性溼潤環境下進行的。
哈佛大學 Wyss 研究所迅速以這種鼻涕蟲為原型,製備了一種新型雙層水凝膠,這種水凝膠提取模擬了鼻涕蟲體內雙層藻酸鹽 - 聚丙烯酰胺基質延展結構。同時借鑑其靜電作用、共價鍵、物理滲透作用,確保粘連的強度。
研究團隊為了展示這種靈感來源,特意將材料染色做成鼻涕蟲的樣子放在心臟上:
為啥這項「黑科技」可以登上頂級大刊 Science ?
這要從外科學的發展講起了,外科學的發展,很大程度上是和外科止血技術的發展分不開的。
從基本的切開、結紮、縫合,到血管「三點式」吻合技術,再到目前各種複雜外科血管阻斷吻合方式。可以說,血管外科技術的發展使我們目前習以為常的複雜外科手術成為可能。
但是外科技術的發展在最近十幾年也遇到了瓶頸。
一方面,傳統縫扎、電切電凝、超聲刀等止血吻合方式,儘管可以有效止血,但是也不可避免的會帶來對機體的二次損傷(物理損傷、電損傷、熱損傷等),而這些損傷可能比手術本身損傷還大;
另一方面,一個優秀的外科醫生,不光需要優秀的個人素質,而且需要長時間的專業訓練。而重大手術(器官移植、複雜手術)血管阻斷時間有限,只能由有經驗的外科醫生完成,這又進一步限制了外科醫生訓練可能。
而有沒有能夠能夠迅速進行粘連,迅速牢固進行外科吻合的方法呢?
科學家很早之前就進行了這方面的探索,但結果卻很不令人滿意。
而現在,TA 的出現,完美解決了這個難題,也因此得到了學術圈的認可。
這次的技術創新,不同於以往手術室的技術改良,而是從根本上改變以往 100 多年的止血理念。
如果說老一輩的外科醫生,只需要拿好手中的柳葉刀的話。那麼新一代的外科醫生,不但要關心學術進展,同樣需要對這些交叉學科技術有所涉獵。
而這些,離不開科學的進展和外科技術的革新。這些改變,能夠讓外科手術實施更加完美,讓患者受到的損傷也更少。
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