超强手术胶带可按需拆卸

去年，麻省理工学院的工程师开发了一种双面胶，可以快速牢固地粘附在潮湿的表面，例如生物组织上。他们表明，这种胶带可用于在几秒钟内封住肺部和肠道的裂痕或撕裂，或将植入物和其他医疗器械粘贴到心脏等器官表面。

现在，他们进一步开发了自己的粘合剂，因此可以将其与下面的组织分离，而不会造成任何损坏。通过应用液体溶液，新版本可以像光滑的凝胶一样剥离，以防万一，例如在手术期间需要调整时，或者一旦组织愈合后将其移除。

麻省理工学院机械工程学和土木与环境工程学教授赵宣和说：“这就像为内脏器官提供无痛的创可贴。”“您将胶粘剂放在上面，如果出于任何原因想要将其取下，则可以按需进行，而不会感到痛苦。”

在《美国国家科学院院刊》上发表的一篇论文中详细介绍了该团队的新设计。赵的合著者是麻省理工学院的第一作者陈晓宇和and贤宇，吴晶晶，以及梅奥诊所罗切斯特的克里斯托夫·纳布兹克。

牢不可破的债券

在考虑为其原始胶粘剂进行设计时，研究人员很快意识到，胶带很难粘附在潮湿的表面上，因为薄薄的一层水润滑并阻止了大多数胶粘剂的固着。

为了避开组织的自然滑爽性，研究小组使用生物相容性聚合物(包括聚丙烯酸)(尿布和药品中常用的高吸收性材料)设计了其原始粘合剂，该聚合物吸收水分，然后迅速与组织表面形成弱的氢键。为了增强这些键，研究人员将材料与NHS酯一起嵌入，NHS酯是一种化学基团，可与组织表面的蛋白质形成更牢固，更持久的键。

尽管这些化学键使磁带具有超强的抓地力，但它们也很难断裂，研究小组发现，从组织上拆下磁带是一个麻烦的，可能有害的任务。

Yuk说：“去除胶带可能会在组织中产生更多的炎症反应，并延长愈合时间。”“这是一个实际的实际问题。”

外科医生用透明胶带

为了使粘合剂可分离，团队首先调整了粘合剂本身。他们在原始材料上添加了新的二硫键分子，可以将其放置在与组织表面蛋白共价键之间。研究小组之所以选择合成这种特殊的分子，是因为其键很牢固，但如果暴露于特定的还原剂中，则很容易被切断。

然后，研究人员通过文献研究确定了一种合适的还原剂，该还原剂既具有生物相容性又能够切断胶粘剂内必要的键。他们发现，大多数细胞中天然存在的抗氧化剂谷胱甘肽能够破坏长效的共价键，例如二硫键，而碳酸氢钠(也称为小苏打)则可以使胶粘剂的短时氢键失活。

该研究小组将浓谷胱甘肽和碳酸氢钠在盐溶液中混合在一起，然后将溶液喷在粘合剂样品上，然后将粘合剂样品置于各种器官和组织标本上，包括猪的心脏，肺和肠。在所有测试中，无论将粘合剂施加到组织上的时间长短，研究人员都发现，一旦将触发溶液喷洒到胶带上，他们就能在大约五分钟内将胶带从组织上剥离下来，而无需造成组织损伤。

Chen说：“这大约是溶液通过胶带扩散到胶带与组织相遇的表面所花费的时间。”“到那时，该解决方案将这种极具粘性的粘合剂转变为一层可以轻松剥离的光滑凝胶。”

研究人员还制作了一种胶粘剂，可以通过溶液也可以扩散通过的微小通道进行蚀刻。如果将胶带用于固定植入物和其他医疗设备，则此设计将特别有用。在这种情况下，不能选择在胶带表面喷涂溶液。取而代之的是，外科医生可以将溶液涂在胶带的边缘周围，使其在整个胶粘剂通道中扩散。

Yuk说：“我们希望有一天，手术室可以在这些药水的分配器旁装有触发剂瓶。”“外科医生可以像透明胶带那样使用它，根据需要进行粘贴，分离和重新粘贴。”

该小组正在与纳布兹迪克(Nabzdyk)和其他外科医生合作，以研究这种新粘合剂是否可以帮助修复出血和肠漏等病症。

“我们的目标是使用生物粘合剂技术来代替缝合线，这是一种已有数千年历史的伤口闭合技术，没有太多创新，”赵说。“现在，我们认为我们有办法进行伤口闭合的下一个创新。”

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