Science转化医学:一种仿生胶可改善心脏缺陷和其他心脏手术

【字体: 时间:2014年01月14日 来源:生物通

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  在2014年1月8日的《自然转化医学》上发表的一项最新研究中,来自美国波士顿儿童医院、布里格姆妇女医院和麻省理工学院的科学人员,开发出一种可生物降解、生物相容的、防水的光激活粘合剂,其粘附力非常强,效果相当于缝合。这种技术可改善先天性心脏缺陷和其它心脏问题的手术治疗。

  

   有的孩子出生时具有先天性心脏缺陷(如心脏有孔洞),当对他们进行治疗时,侵入性疗法非常具有挑战性,因为我们无法快速而安全地保护心脏内的装置。手术缝合需要花费太多的时间,这能够对脆弱的心脏组织造成压力,目前可用的临床粘合剂,要么毒性太大,要么在血液中或动态条件下(例如心脏跳动)容易失去附着力。(先天性心脏缺陷相关新闻:Nature新研究揭示先天心脏病病因 )
   在2014年1月8日的《自然转化医学》(Science Translational Medicine)上发表的一项新研究,打破了先天性心脏缺陷手术中的这一困境。
   本文的共同资深作者、布里格姆妇女医院(BWH)医学系生物医学工程部门的Jeffrey Karp博士说:“在美国,每年大约有40,000名婴儿出生时具有先天性心脏缺陷,那些需要治疗的患者受到多种外科手术的折磨,这些外科手术将不可降解的埋植剂进行传送或替换,而这些埋植剂不能随着年轻患者生长。”
   在临床前研究中,来自波士顿儿童医院、BWH和麻省理工学院(MIT)的研究人员,开发出一种仿生粘合剂,能够迅速将生物降解补片贴合到一个跳动的心脏中——在心脏发生先天性孔洞的准确位置,例如心室的心脏缺陷。
   自然界中的许多生物都有分泌物,这些分泌物是粘性的,可抵御水,使它们能够在潮湿和动态的条件下粘附。研究人员根据这一点,开发出一种也具有这些分泌物特性的材料,而且能够生物降解、有弹性和生物相容性。根据研究人员介绍,即使在心跳速度和血压升高时,这些涂有粘合剂的可降解补片也能够保持粘附状态。
   本研究的共同资深作者、波士顿儿童医院的心脏外科主任Pedro del Nido博士说:“这种粘合剂平台,解决了以往系统中的所有缺点,因为它能够在血液和移动结构中起作用。这个粘合剂平台,能够为医生提供一种全新的、更简单的技术和一种组织重建的新典范,改善患者手术后的生活质量。”
   不同于目前的手术粘合剂,这种新的粘合剂,在血液中、甚至在动态的环境中,也能保持非常强的附着力。
   本文的共同第一作者、波士顿儿童医院心脏外科系的Nora Lang博士说:“这项研究表明,这种粘合剂非常强,足以使组织和补片紧紧粘附住心脏上,效果相当于缝合。同时,该粘合剂补片是可生物降解和生物可相容的,所以不会在患者体内留下异物或毒性物质。”
   重要的是,这种粘合剂的粘附能力由紫外线(UV)所激活,当在猪的高压大血管和心壁缺陷中应用该技术时,仅在5秒钟UV光应用时间内,这种防水的光激活粘合剂(hydrophobic light-activated adhesive,HLAA)就提供了一种按需式止血密封。
   本文的共同第一作者、BWH医学系生物医学工程部门的Maria N. Pereira博士说:“当我们将涂有这种粘合剂的补片贴合到跳动心脏的心壁上时,尽管有血液流经心脏和血管时产生的高压,补片依然停留在那里。
   研究人员指出,他们的这种防水性光激活粘合剂,除了能够改善心脏手术的结果之外,对于减少手术治疗的侵入性以及操作时间,也非常的有用。
   本文的研究作者、MIT的Robert Langer博士说:“我们很高兴看到我们开发的这种材料,能够延伸至新的应用领域,有潜力大大改善人类的生活。”
   该粘合剂技术(和其它相关平台)已经授权给巴黎的一家新兴公司——Gecko Biomedical。该公司已经筹集了800万欧元,预计将在两到三年内将这种粘合剂推向市场。(生物通:王英)

注:波士顿儿童医院是全球好、美国最大的儿童医院,历年全美儿童医院综合排名第一。小儿癌症历年稳居全美第一。此外,在儿童心脏、儿童神经、儿童骨科、儿童内分泌、儿童泌尿、儿童肺科等领域也稳居全美前两位。
  波士顿儿童医院始于1869年,是一家非盈利医疗机构。140年以来,一直在为儿童疾病的治疗而努力,从1947年首次成功缓解白血病到最近的复杂胎儿心脏缺陷的矫正。除了哈佛医学院,合作伙伴还包括哈佛干细胞研究所、麻省理工学院卫生科学与技术、博德研究所、孤独症联盟和波士顿大学。并且与丹娜法伯癌症研究院、布列根和妇女医院以及麻省总医院保持着紧密的合作关系。

生物通推荐原文摘要:
A Blood-Resistant Surgical Glue for Minimally Invasive Repair of Vessels and Heart Defects
Abstract:Currently, there are no clinically approved surgical glues that are nontoxic, bind strongly to tissue, and work well within wet and highly dynamic environments within the body. This is especially relevant to minimally invasive surgery that is increasingly performed to reduce postoperative complications, recovery times, and patient discomfort. We describe the engineering of a bioinspired elastic and biocompatible hydrophobic light-activated adhesive (HLAA) that achieves a strong level of adhesion to wet tissue and is not compromised by preexposure to blood. The HLAA provided an on-demand hemostatic seal, within seconds of light application, when applied to high-pressure large blood vessels and cardiac wall defects in pigs. HLAA-coated patches attached to the interventricular septum in a beating porcine heart and resisted supraphysiologic pressures by remaining attached for 24 hours, which is relevant to intracardiac interventions in humans. The HLAA could be used for many cardiovascular and surgical applications, with immediate application in repair of vascular defects and surgical hemostasis.

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