a，两组织间粘连形成的示意图。b，以前使用的固体粘连屏障将器官和组织物理分离以防止粘连的方法示意图。c，新研究利用疏水改性的HPMC-C12和PEG-PLA之间的多价和动态非共价相互作用，形成可以用标准设备喷射的水凝胶，粘连在组织上，并在器官和组织之间提供粘弹性屏障，抑制粘连形成。
术后粘连可能引起严重的、甚至致命的并发症。近日，美国斯坦福大学的研究人员发现，在动物心脏手术后的内部组织上喷洒凝胶，可以大大减少内部器官和组织之间形成粘连和纤维带。
这种由斯坦福大学开发的凝胶，可用于输送药物，比目前市场上的防粘连材料要有效得多，且研究人员已经在动物实验中证明了其安全性。相关论文于8月7日发表在《自然·生物医学工程》上。“与一般术后相比，组织粘连情况在使用凝胶后得到了非常大的改善，”通讯作者、医学博士、心胸外科教授兼主席Joseph Woo说。
95%的手术会有粘连形成，有些是无害的，但腹部手术后，它们会扭曲或压缩肠道，造成危及生命的阻塞。妇科手术也会产生粘连，导致不孕。在心脏手术中，粘连增加了并发症的风险。防止粘连的方法——包括动物膜、橡胶片和矿物油——已经存在了100多年，但大多都失败了。目前，美国食品和药物管理局（FDA）批准的粘连屏障很少使用：它们很难展开，而且没有什么效果。
斯坦福大学的研究人员长期以来一直在思考粘连问题的解决方案。有一天，生物工程专业的研究生Lyndsay Stapleton在实验室里用大鼠研究一种可注射疗法，以减少心脏病发作后的组织损伤时，材料科学与工程助理教授Eric Appel博士建议她在手术后向心脏和周围组织喷洒一种聚合物纳米水凝胶，看看它是否能减少粘连的形成。几周后，当她再次给这些动物做手术时，惊奇地发现组织间竟然没有粘连形成。
研究人员随即决定进行一项研究。首先，他们制定了另外四种具有一系列性质的凝胶。然后，在诱导大鼠心脏病发作后，他们将这些动物随机分成八组：五组接受不同的凝胶，两组接受商品化的粘连屏障，一组不接受治疗。四周后，没有接受任何治疗或接受两种商品化粘连屏障的大鼠的心脏与胸壁紧密相连。用五种凝胶中的两种进行治疗的大鼠的组织形成了中等到致密的粘连。而用其他三种凝胶治疗的大鼠的情况要好得多，几乎没有粘连。Stapleton最初尝试的凝胶——PNP 1:10，则完全防止了粘连。研究人员随后在绵羊身上测试了PNP 1:10，绵羊的心脏大小和形状与人类心脏相似，也发现了类似的结果。
Appel说，PNP 1:10的硬度足以粘在一起，但还没有硬到与器官分离的程度。他将PNP 1:10比作蛋黄酱，虽然浓稠，但容易涂抹。这种特性使它可以被喷到器官上，不过随后会立即改变其原有的强度。凝胶还具有理想的粘稠度和润滑度之间的张力：“它覆盖了心脏所有不规则的表面，附着在组织上，但不会自己粘在一起，”Woo说。而且它很灵活，可以让心脏跳动。“这种凝胶不会阻止组织四处移动，” Appel说，“它只是提供了一种物理屏障，防止它们粘在一起。”
Appel说，PNP 1:10在应用后大约两周就会溶解并被身体吸收，这段时间足够愈合。目前PNP 1:10还未被批准用于患者，但它由FDA批准的成分组成。作为研究的一部分，研究人员测试了大鼠对凝胶的反应，结果在周围组织和血液中没有发现异常。
研究人员下一步计划在大鼠腹部手术中尝试PNP 1:1，并希望尽快进行人体试验。
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编译：花花 审稿：alone 责编：张梦
期刊来源：《自然生物医学工程》 期刊编号：2157-846X
原文链接：https://phys.org/news/2019-08-gel-scar-tissue-surgery-animals.html
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