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  胃穿孔是潰瘍病患者最嚴重的并發癥之一。當胃發生穿孔時，胃內容物、 膽汁及胃酸易漏入腹腔造成腹腔污染，引起腹膜炎、腹腔膿腫等，嚴重時甚至發生中毒性休克。通用治療手段是采用縫合線以實現穿孔的封閉和修復，但縫合操作耗時長、針穿刺導致組織損傷和出血、縫合點周圍組織應力集中導致多種術后并發癥等。近年來，水凝膠類生物粘合劑在縫合手術中有著巨大的應用空間，極大幅度的避免術中和術后并發癥、降低術后恢復時間和患者的不適。然而，在直接接觸胃酸的情況下，大部分水凝膠材料都會迅速溶脹，導致內部結構破壞，很難保證胃穿孔的有效閉合。

  近日，南方科技大學劉吉團隊在《Advanced Functional Materials》上發表文章《Hydrogel Bioadhesives with Extreme Acid-Tolerance for Gastric Perforation Repairing》，報道了一種耐酸的水凝膠粘合劑，在極端的胃酸條件下具有穩定的機械性能和組織粘合特性，同時其良好的生物相容性和可調的生物可降解性，為胃穿孔的無創閉合和快速修復提供了技術支持。該團隊通過設計制備了具有三明治結構的水凝膠粘合劑，其水凝膠基底為d甲基丙烯酸羥乙酯（HEMA）和N-乙烯基吡咯烷酮（NVP）的共聚網絡，其內部納米尺度的微相結構賦予了這類水凝膠材料胃酸環境下的抗溶脹特性和機械穩定性；而粘合層則是由一層聚合物刷（聚丙烯酸-N-羥基琥珀酰亞胺酯（PAA-NHS）），保證粘合層能與生物組織快速發生酰胺化反應，形成穩健的水凝膠-生物組織界面。

圖1：耐酸水凝膠粘合劑抗溶脹性能設計原理及應用于胃穿孔的閉合與修復。

  體外實驗表明在模擬胃液（SGF，pH = 2.0）條件下，這類水凝膠粘合劑在觀察時間內（10天）保持著優異的機械強度和韌性，與離體胃部組織也能保持良好的粘合界面，粘合強度和穩定性遠優于商業化粘合劑纖維蛋白膠（Fibrin glue^TM）和氰基丙烯酸酯（Vetbond^TM）等。

圖2：耐酸水凝膠粘合劑在SGF浸泡條件下的機械性能（a）和組織粘合性能(b,箭頭所指)穩定性。

  通過在大鼠上建立胃穿孔模型，該團隊證實了這類水凝膠粘合劑能夠實現胃穿孔的無損傷閉合，術后14天，該粘合劑完整保留于創面，穿孔完全閉合且并未發現任何胃內容物泄露導致的并發癥。免疫組化研究表明，較于傳統縫合手術組，這類耐酸粘合劑能顯著縮短穿孔修復過程中的炎癥反應期，促進新生血管生成并有效抑制疤痕組織的形成，進而加快胃穿孔修復。，有望在消化道疾病手術（胃穿孔、胃癌切除等）中代替縫合線用于胃組織縫合和修復。

圖3：水凝膠生物粘合劑用于體內胃穿孔無線縫合與修復。

  南方科技大學博士生陳興梅為該論文第一作者，劉吉副教授為通訊作者。該研究得到深圳市政府和南方科技大學科研啟動基金，麻省理工學院和南方科技大學機械工程研究與教育中心，深圳市科技創新委員會和廣東省基礎研究和應用基礎研究等基金項目的資助。

  論文鏈接： https://doi.org/10.1002/adfm.202202285

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  劉吉副教授及團隊簡介：劉吉博士于2019年9月加入南方科技大學獨立建組，任博士生導師。主要研究領域為軟材料的極限性能設計、仿生軟材料、生物界面、軟材料3D打印以及功能軟材料在人體技術上的應用等。近年來，在Science Advances，Nature Communications，PNAS，Advanced Materials，Advanced Functional Materials等期刊上發表文章50余篇。先后獲得國家人才項目(2020)、《麻省理工科技評論》中國區 “35歲以下科技創新35人” (2020)、珠江人才引進高層次人才青年項目(2020)、深圳市海外高層次人才(2020)、日本高分子協會青年學者獎(2017)、瑪麗居里學者(2015)等榮譽。課題組更多信息請看：http://faculty.sustech.edu.cn/liuj9/