織黏附性低溶脹水凝膠用于密封硬膜損傷以及預(yù)防術(shù)后粘連

硬膜是包裹在脊髓和腦之外的一層結(jié)締組織膜，起到保護(hù)和支持作用。神經(jīng)外科手術(shù)常常需要打開硬膜到達(dá)脊髓和腦組織，由此產(chǎn)生的硬膜損傷會(huì)導(dǎo)致術(shù)后腦脊液滲漏，引發(fā)頭痛、惡心、嘔吐、意識(shí)障礙等。目前，臨床主要通過縫合的手段對(duì)硬膜損傷進(jìn)行修復(fù)和密封。不過，縫合不僅耗時(shí)，而且技術(shù)要求高，尤其在視野受限的部位不能實(shí)現(xiàn)對(duì)損傷的快速有效密封。縫合還會(huì)對(duì)硬膜造成二次損傷，產(chǎn)生的針孔仍然可能滲漏腦脊液，無法實(shí)現(xiàn)硬膜損傷的充分閉合與密封。組織黏合劑和密封劑具有操作簡便、無二次損傷等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)組織損傷的免縫閉合與密封，受到了人們的廣泛關(guān)注。

近日，中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所陳學(xué)思、賀超良團(tuán)隊(duì)與吉林大學(xué)白求恩第二醫(yī)院趙建武教授團(tuán)隊(duì)合作，設(shè)計(jì)了一種組織黏附性低溶脹水凝膠用于硬膜損傷的免縫閉合與密封。該水凝膠具有低溶脹率，在顱內(nèi)和脊柱內(nèi)有限的空間里可以避免壓縮神經(jīng)。水凝膠具有優(yōu)異的組織黏附強(qiáng)度和密封性能，有效防止腦脊液的滲漏，促進(jìn)損傷修復(fù)并且減輕術(shù)后粘連。相關(guān)工作發(fā)表于《國家科學(xué)評(píng)論》（National Science Review, NSR）。

用于密封硬膜損傷的低溶脹水凝膠

水凝膠由明膠和鄰苯二醛封端的四臂聚乙二醇（4aPEG-OPA）兩組分溶液簡單混合后原位交聯(lián)形成。4aPEG-OPA中鄰苯二醛基團(tuán)與明膠中氨基反應(yīng)生成不可逆的芐甲內(nèi)酰胺連接基團(tuán)。同時(shí)，高分子鏈之間的氫鍵和靜電相互作用提供額外多重交聯(lián)，使得水凝膠表現(xiàn)出低溶脹率。體外實(shí)驗(yàn)顯示水凝膠的溶脹率為33.3% ± 5.0%，低于市售的硬膜密封劑（50%-400%）。通過鄰苯二醛基團(tuán)與組織表面氨基的共價(jià)鍵合，原位形成的水凝膠可以牢固黏附在組織表面，其組織黏附強(qiáng)度為79.9 ± 12.0 kPa，顯著高于纖維蛋白膠（22.4 ± 5.5 kPa）。使用水凝膠密封組織損傷，測得的爆破壓力可以達(dá)到208.0 ± 38.0 cmH2O，高于術(shù)后腦脊液壓力波動(dòng)范圍（成年人直立時(shí)約為100 cmH2O）。進(jìn)一步，通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明水凝膠可以密封腦和脊柱硬膜損傷，有效防止腦脊液的滲漏，并且不會(huì)對(duì)周圍神經(jīng)產(chǎn)生明顯的壓迫。組織學(xué)分析顯示水凝膠可以減輕損傷區(qū)域炎癥，促進(jìn)硬膜修復(fù)與再生，防止術(shù)后損傷硬膜與周圍組織的粘連。

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A low-swelling hydrogel as a multirole sealant for efficient dural defect sealing and prevention of postoperative adhesion. National Science Review, nwae160, https://doi.org/10.1093/nsr/nwae160