去年，麻省理工學(xué)院的工程師開發(fā)了一種雙面膠，可以快速牢固地粘附在潮濕的表面，例如生物組織上。他們表明，這種膠帶可用于在幾秒鐘內(nèi)封住肺部和腸道的裂痕或撕裂，或?qū)⒅踩胛锖推渌t(yī)療器械粘貼到心臟等器官表面。

現(xiàn)在，他們進一步開發(fā)了自己的粘合劑，因此可以將其與下面的組織分離，而不會造成任何損壞。通過應(yīng)用液體溶液，新版本可以像光滑的凝膠一樣剝離，以防萬一，例如在手術(shù)期間需要調(diào)整時，或者一旦組織愈合后將其移除。

麻省理工學(xué)院機械工程學(xué)和土木與環(huán)境工程學(xué)教授趙宣和說：“這就像為內(nèi)臟器官提供無痛的創(chuàng)可貼。”“您將膠粘劑放在上面，如果出于任何原因想要將其取下，則可以按需進行，而不會感到痛苦。”

在《美國國家科學(xué)院院刊》上發(fā)表的一篇論文中詳細介紹了該團隊的新設(shè)計。趙的合著者是麻省理工學(xué)院的第一作者陳曉宇和and賢宇，吳晶晶，以及梅奧診所羅切斯特的克里斯托夫·納布茲克。

牢不可破的債券

在考慮為其原始膠粘劑進行設(shè)計時，研究人員很快意識到，膠帶很難粘附在潮濕的表面上，因為薄薄的一層水潤滑并阻止了大多數(shù)膠粘劑的固著。

為了避開組織的自然滑爽性，研究小組使用生物相容性聚合物(包括聚丙烯酸)(尿布和藥品中常用的高吸收性材料)設(shè)計了其原始粘合劑，該聚合物吸收水分，然后迅速與組織表面形成弱的氫鍵。為了增強這些鍵，研究人員將材料與NHS酯一起嵌入，NHS酯是一種化學(xué)基團，可與組織表面的蛋白質(zhì)形成更牢固，更持久的鍵。

盡管這些化學(xué)鍵使磁帶具有超強的抓地力，但它們也很難斷裂，研究小組發(fā)現(xiàn)，從組織上拆下磁帶是一個麻煩的，可能有害的任務(wù)。

Yuk說：“去除膠帶可能會在組織中產(chǎn)生更多的炎癥反應(yīng)，并延長愈合時間。”“這是一個實際的實際問題。”

外科醫(yī)生用透明膠帶

為了使粘合劑可分離，團隊首先調(diào)整了粘合劑本身。他們在原始材料上添加了新的二硫鍵分子，可以將其放置在與組織表面蛋白共價鍵之間。研究小組之所以選擇合成這種特殊的分子，是因為其鍵很牢固，但如果暴露于特定的還原劑中，則很容易被切斷。

然后，研究人員通過文獻研究確定了一種合適的還原劑，該還原劑既具有生物相容性又能夠切斷膠粘劑內(nèi)必要的鍵。他們發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)細胞中天然存在的抗氧化劑谷胱甘肽能夠破壞長效的共價鍵，例如二硫鍵，而碳酸氫鈉(也稱為小蘇打)則可以使膠粘劑的短時氫鍵失活。

該研究小組將濃谷胱甘肽和碳酸氫鈉在鹽溶液中混合在一起，然后將溶液噴在粘合劑樣品上，然后將粘合劑樣品置于各種器官和組織標(biāo)本上，包括豬的心臟，肺和腸。在所有測試中，無論將粘合劑施加到組織上的時間長短，研究人員都發(fā)現(xiàn)，一旦將觸發(fā)溶液噴灑到膠帶上，他們就能在大約五分鐘內(nèi)將膠帶從組織上剝離下來，而無需造成組織損傷。

Chen說：“這大約是溶液通過膠帶擴散到膠帶與組織相遇的表面所花費的時間。”“到那時，該解決方案將這種極具粘性的粘合劑轉(zhuǎn)變?yōu)橐粚涌梢暂p松剝離的光滑凝膠。”

研究人員還制作了一種膠粘劑，可以通過溶液也可以擴散通過的微小通道進行蝕刻。如果將膠帶用于固定植入物和其他醫(yī)療設(shè)備，則此設(shè)計將特別有用。在這種情況下，不能選擇在膠帶表面噴涂溶液。取而代之的是，外科醫(yī)生可以將溶液涂在膠帶的邊緣周圍，使其在整個膠粘劑通道中擴散。

Yuk說：“我們希望有一天，手術(shù)室可以在這些藥水的分配器旁裝有觸發(fā)劑瓶。”“外科醫(yī)生可以像透明膠帶那樣使用它，根據(jù)需要進行粘貼，分離和重新粘貼。”

該小組正在與納布茲迪克(Nabzdyk)和其他外科醫(yī)生合作，以研究這種新粘合劑是否可以幫助修復(fù)出血和腸漏等病癥。

“我們的目標(biāo)是使用生物粘合劑技術(shù)來代替縫合線，這是一種已有數(shù)千年歷史的傷口閉合技術(shù)，沒有太多創(chuàng)新，”趙說。“現(xiàn)在，我們認為我們有辦法進行傷口閉合的下一個創(chuàng)新。”