組織粘合劑具有重要的臨床應用價值（圖1），尤其是具有可降解吸收功能的強力粘合劑極具吸引力。大分子類粘合劑的分子鏈尺寸大，組織表面滲透能力弱，致使其粘接強度不理想。其中，基于纖維蛋白、聚多糖的動物或植物源粘合劑降解吸收性能優異，但通常本體強度不高且親水性較強，致使人體環境下更低的組織粘接強度。氰基丙烯酸酯(CA)是一類最具代表性的原位聚合固化的強力粘合劑，其小分子單體在表面快速滲透過程中由痕量的水引發陰離子聚合，與被粘物表面形成機械互鎖而獲得高的粘接強度。然而，CA在濕組織表面會過快地形成硬且脆的粘接層，滲透深度變淺，粘接強度變差。此外，CA體內降解性能較差，降解產物毒性大。
圖1. 組織粘合劑研究與臨床應用中的主要里程碑事件
BDRA對濕態骨組織的彎曲粘接強度大于16 MPa，對皮膚組織的剪切粘接強度為150 kPa，優于商業化的氰基丙烯酸酯（分別為~4 MPa和60 kPa）和聚乙二醇(PEG)和纖維蛋白(Fibrin)等粘合劑。BDRA粘接的牛骨和豬皮可以分別承受60.0 kg和2.7 kg的重物（圖3），顯示出優異的粘接性能。
圖3. BDRA及商業化組織粘合劑的粘接性能
BDRA還具有可調控的降解性能、力學性能和固化時間。BDRA的降解速率受主鏈可降解單元比例、親疏水性（圖5a）和共聚單體類別的影響（圖5b）。選擇不同的共聚單體，可有效地調控BDRA的力學性能，使其匹配皮膚、骨等軟硬組織，更好地適配于各種組織的粘接（圖5c, d）。CKA與18種丙烯酸酯單體共聚反應的固化時間分布在<30s、30-60s、1-3min、3-30min和>30min五個區間內，適配于操作時間需求不同的臨床場景（圖5e, f）。
該工作申請國內外發明專利5件（17/984,291(US), 202111677281.0, 202111677252.4, 202111677282.5, 202111677247.3），以“Tunable backbone-degradable robust tissue adhesives via in situ radical ring-opening polymerization”為題發表在Nature Communications（Nat. Commun., 2023, 14: 6036）。該文第一作者為長春應化所博士生楊然，通訊作者為長春應化所陳炳剛特別研究助理、閆秋艷特別研究助理和欒世方研究員。該工作得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃和中國科學院-威高計劃等項目的資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-41610-1
作者簡介
楊然，第一作者，中國科學院長春應用化學研究所、中國科學技術大學應用化學與工程學院2019級博士研究生。主要從事醫用組織閉合高分子材料研究。以第一作者在Nat. Commun., Prog. Polym. Sci.等期刊發表論文5篇。申請國內外發明專利5項。
陳炳剛，通訊作者，中國科學院長春應用化學研究所特別研究助理。以第一或通訊作者在Nat. Commun., Chem. Eur. J.等期刊發表文章，申請國內外發明專利5項。研究方向主要為自由基開環聚合方法學研究及其在下游生物醫用材料領域的應用。
閆秋艷，通訊作者，中國科學院長春應用化學研究所特別研究助理。主要從事醫用高分子材料與醫療器械研究。發表國內外論文10余篇，申請/授權國內外發明專利5項，主持國家青年科學基金項目1項，以骨干身份參與國家重點研發項目多項。
欒世方，通訊作者，國家萬人計劃科技創新領軍人才、國家重點研發計劃項目首席科學家，醫用植介入器械及材料國家工程研究中心主任、威高集團副總工程師。從醫用材料及其器械產業的重大需求出發，帶領團隊開展從醫用高分子功能化、成型、表面調控到醫療器械產業化全鏈條研發工作。與企業合作獲批Ⅲ類醫療器械注冊證12件，授權國內外發明專利54件、實施11件。在Nat. Commun., Prog. Polym. Sci.等期刊上發表論文150多篇。學術會議主題/邀請報告40余次。獲國家技術發明二等獎、中國產學研合作創新獎、高分子材料與工程青年科技獎、高分子加工新銳創新獎等。主要學術兼職：中國生物材料學會常務理事、中國合成橡膠工業協會專家委員會委員、上海大學產業教授和萬華化學講席教授等。
下載：Tunable backbone-degradable robust tissue adhesives via in situ radical ring-opening polymerization
