水凝胶是一种多功能生物材料，征服了越来越多的生物医学领域。它们由水膨胀的分子网络组成，可以模仿各种器官和组织的机械和化学特征，可以在体内和外表面进行界面连接，甚至不会对人体解剖学中最脆弱的部分造成任何损害。水凝胶已在临床实践中用于治疗性递送药物以对抗病原体;作为眼科中的眼内镜片和耳机透视以及角膜假体;组织工程和再生中的骨水泥、伤口敷料、凝血绷带和 3D 支架。
然而，将水凝胶聚合物快速而牢固地相互连接仍然是一个尚未解决的未满足的需求，因为传统方法通常会在比期望的粘合时间长之后导致粘合力变弱，并且依赖于复杂的程序。实现聚合物的快速粘合可以实现许多新的应用，包括例如可以微调刚度以更好地贴合特定组织的水凝胶、用于医疗诊断的柔性电子器件的按需封装，或者创建自粘组织包裹物用于身体难以包扎的部位。
现在， 哈佛大学维斯生物工程研究所 和 哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院 (SEAS) 的科学家们发明了一种简单而通用的方法，可以立即有效地粘合由相同或不同类型的材料制成的层。水凝胶和其他聚合物材料，使用壳聚糖薄膜：一种源自加工过的贝类外骨骼的纤维状糖基材料。他们成功地将新方法应用于几个未解决的医学问题，包括组织的局部保护性冷却、血管损伤的封闭以及防止不应相互粘连的身体内部表面出现不必要的“手术粘连”。研究结果发表在 《美国国家科学院院刊》 (PNAS [BB1] )上。
“壳聚糖薄膜具有有效组装、微调和保护体内及体外水凝胶的能力，为再生医学和外科护理设备的制造提供了许多新的机会，”资深作者、怀斯研究所核心教员创始成员 David Mooney 说，博士。“它们的应用速度、简便性和有效性使其成为高度通用的工具和组件，可用于 手术期间通常短时间内的体内组装过程，以及在制造设施中简单地制造复杂的生物材料结构。” 穆尼还是 SEAS 的 Robert P. Pinkas 家族生物工程教授。
设计新的债券
在过去的几年里，穆尼在 Wyss 研究所和 SEAS 的团队开发了“坚韧粘合剂”，这是一系列再生医学方法，使用可拉伸水凝胶通过强力粘附在湿组织表面并符合组织的机械特性来促进伤口愈合和组织再生。特性。“精确配制的坚韧粘合剂和非粘合性水凝胶为我们和其他研究人员提供了改善患者护理的新机会。但为了进一步提高它们的功能，我们希望能够将两种或多种水凝胶组合成更复杂的组件，并以简单的过程快速、安全地做到这一点，”共同第一作者和前任说Wyss 研究助理 Benjamin Freedman博士，与 Mooney 一起领导了多项坚韧粘合剂的开发。“现有的即时粘合水凝胶或弹性体的方法具有显着的缺点，因为它们依赖有的胶水、其表面的化学功能化或其他复杂的程序。”
通过生物材料筛选方法，研究小组确定了完全由壳聚糖制成的桥接膜。壳聚糖是一种糖聚合物，可以很容易地由贝类的甲壳质制成，并且已经找到了广泛的商业应用。例如，它目前用于处理种子和作为农业中的生物农药、防止酿酒过程中的腐败、自愈油漆涂层和医疗伤口处理。
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