Advanced Functional Materials:新型水凝胶生物粘合剂用于构筑体内生物电子界面

缝合线通常用于伤口缝合、组织工程和生物电子的体内植入,然而,它们会造成严重的组织损伤、炎症副反应等生物问题。鉴于与组织的生物、机械、化学和物理高度相似性,水凝胶生物粘合剂在微创手术中有着巨大的应用空间,极大幅度的避免术中和术后并发症、降低术后恢复时间和患者的不适。然而,它们也面临着一系列的局限性。 例如,商用的水凝胶粘合剂(如纤维蛋白胶)粘合缓慢 (超过几分钟)、粘合性能不理想(界面韧性低于20 Jm-2)等。现阶段人工合成的水凝胶胶粘剂多是从单体聚合得来,虽然能实现组织的快速高韧性粘附,但仍然面临着合成过程中小分子残余等方面的挑战。   

近日,南方科技大学刘吉团队报道了一种人工合成的水凝胶粘合剂,具有即时的强韧组织黏附性能,优越的生物相容性和生物降解性,可适应于组织湿润的高动态环境,并且成功避免合成过程中小分子残留的问题。该团队通过制备具有功能性组分的聚合物作为水凝胶前驱物,避免了小分子残留可能引起的生物毒性和免疫副反应等。体内实验表明,这些水凝胶粘合剂在肝和血管等组织的伤口愈合过程中不产生任何炎症和免疫反应,有望用于血管缺损修复和外科手术的即时止血。


图1. 基于功能性高分子前驱物的水凝胶生物粘合剂的设计、制备和粘合原理。

同时,这类水凝胶粘合剂还可以作为生物界面材料,将生物电子固定到生物体内器官上(比如心脏),用于实现生物信号(例如血压,心跳速率等)的实时无线检测。这类生物电子粘合界面稳健,适用于湿润和动态的组织界面,为体内生物电子的长期植入提供了技术支持。

2.水凝胶生物粘合剂用于体内无线信号传感。

南方科技大学科研助理张宽,博士生陈兴梅和薛羽为论文共同第一作者,刘吉副教授为通讯作者。该研究得到深圳市政府和南方科技大学科研启动基金,麻省理工学院和南方科技大学机械工程研究与教育中心,深圳市科技创新委员会和广东省基础研究和应用基础研究等基金项目的资助。

******招聘信息********

刘吉课题组长期招聘研究助理教授、博士后和研究助理,有意者请将个人简历(pdf)等相关材料发送至liuj9@sustech.edu.cn邮件标题请注明姓名+毕业学校+应聘职位,我们期待您的加盟!

刘吉副教授及团队简介:刘吉博士于2019年9月加入南方科技大学独立建组,任博士生导师。主要研究领域为软材料的极限性能设计、仿生软材料、界面粘合、软材料3D打印以及功能软材料在组织工程上的应用等。近年来,在Science AdvancesNature CommunicationsPNASAdvanced MaterialsAdvanced Functional Materials等期刊上发表文章40余篇。先后获得国家特聘专家青年(2020)、《麻省理工科技评论》中国区 “35岁以下科技创新35人” (2020)、珠江人才引进高层次人才青年项目(2020)、深圳市海外高层次人才(2020)、日本高分子协会青年学者奖(2017)、玛丽居里学者(2015)等荣誉。课题组更多信息请看:http://faculty.sustech.edu.cn/liuj9/

论文信息:

Tough Hydrogel Bioadhesives for Sutureless Wound Sealing, Hemostasis and Biointerfaces

Kuan Zhang, Xingmei Chen, Yu Xue, Jingsen Lin, Xiangyu Liang, Jiajun Zhang, Jun Zhang, Guangda Chen, Chengcheng Cai, Ji Liu*

Advanced Functional Materials

DOI: 10.1002/adfm.202111465

论文链接:https://doi.org/10.1002/adfm.202111465