天有不測(cè)風(fēng)云，人有旦夕禍福。小災(zāi)小病尚有，若是再倒霉些，皮膚甚至器官被利器劃傷，免不了需要縫合，影響美觀不說(shuō)，還疼。如果有膠布一樣的材料，不管傷的多重，一貼就好，那才完美。組織粘合劑就是類似的這種膠布，常為液體或者凝膠，依賴于分子擴(kuò)散形成弱相互作用力，但是與組織的匹配性不好，所需黏合時(shí)間很長(zhǎng)；而且組織表面存在的水分子導(dǎo)致粘合效果不佳。
貽貝等動(dòng)物在濕潤(rùn)環(huán)境下也能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)力的黏附，因?yàn)樗鼈兡軌蚯宄じ浇缑娴乃肿?。受此啟發(fā)，麻省理工學(xué)院的趙選賀團(tuán)隊(duì)制備了一種雙面膠DST，通過(guò)去除濕潤(rùn)組織界面之間的水分子而形成強(qiáng)力黏附，相關(guān)論文以“Dry double-sided tape for adhesion of wet tissues and devices”為題，發(fā)表在《Nature》。
MIT官方介紹
DST有兩個(gè)組分，N-羥基丁二酰亞胺酯接枝的聚丙烯酸（PAAc-NHS ester）和明膠、殼聚糖等生物可降解聚合物。帶負(fù)電的羧基促進(jìn)DST的水合溶脹，去除界面水，使界面干燥；同時(shí)羧基能夠和組織表面形成氫鍵、靜電相互作用等；然后NHS基團(tuán)能夠與組織上的伯胺形成共價(jià)鍵，形成穩(wěn)定的粘合。DST有良好的生物相容性和可調(diào)控的降解周期，且溶脹后的DST變成水凝膠材料，整合了高拉伸性和機(jī)械損耗，斷裂韌性大于1000 Jm-2。
通過(guò)機(jī)械性能測(cè)試發(fā)現(xiàn)，手壓5 s內(nèi)，DST就能在豬皮之間形成又韌又強(qiáng)的粘合，界面韌性大于710J m-2，剪切和拉伸強(qiáng)度大于120 kPa，顯著優(yōu)于其它組織粘合劑，且48 h后機(jī)械性能下降不到10%。而缺乏NHS基團(tuán)的DST也有優(yōu)異的機(jī)械性能，但是隨著時(shí)間的推移，粘合性能下降顯著。進(jìn)一步說(shuō)明暫時(shí)的交聯(lián)和隨后的共價(jià)交聯(lián)是DST卓越粘合性能的關(guān)鍵。
隨后，作者測(cè)試了循環(huán)載荷下DST的粘合性能。黏附在豬心臟上的DST在模擬心臟跳動(dòng)5000次后（30%拉伸應(yīng)變）的界面韌性仍大于650 J m-2。對(duì)于其他濕潤(rùn)組織（皮膚、小腸、胃、肌肉和肝臟等）以及工程塑料（PDMS、聚酰亞胺、聚氨酯等），DST也表現(xiàn)出優(yōu)異的界面韌性和剪切、拉伸強(qiáng)度。
對(duì)于體內(nèi)的動(dòng)態(tài)表面，DST也能實(shí)現(xiàn)很好的粘合。作者通過(guò)DST將熱塑性樹脂聚氨酯TPU粘合在鼠心外膜表面，3天后，沒(méi)有發(fā)生脫落。而且體內(nèi)植入基于明膠的DST在兩周后明顯發(fā)生降解。
為了證明DST的潛在應(yīng)用，作者使用離體豬模型進(jìn)行的一系列研究證明結(jié)合可降解水凝膠的DST可將撕裂、漏氣的肺葉和氣管“補(bǔ)好”；甚至能夠?qū)⒋┛椎?、正在向外漏水的胃“修好”，不再漏水。而且，DST還能夠讓藥物釋放到組織；在DST基材表面噴印導(dǎo)電油墨還可以制備應(yīng)變傳感器，收集心臟跳動(dòng)電信號(hào)?？偠灾?，這種DST有著無(wú)限的應(yīng)用潛力。
不同應(yīng)用場(chǎng)景
據(jù)小編了解：2018年6月14日，麻省理工學(xué)院 (MIT) 趙選賀團(tuán)隊(duì)首次提出打印可編程磁疇軟材料和軟機(jī)器，研究成果題為“Printing ferromagnetic domains for untethered fast-transforming soft materials”，以封面文章形式發(fā)表在Nature。時(shí)隔一年，趙選賀團(tuán)隊(duì)研究成果“人體雙面膠”再發(fā)Nature。
原文鏈接：
