ICG-BioGlue：一种用于精准外科粘合与术中防渗漏的NIR-II荧光可见生物胶

《Regenerative Biomaterials》：Fabrication of an NIR-II Fluorescence-Visible Indocyanine Green-BioGlue for Precision Surgical Adhesion with Intraoperative Leakage Prevention

为解决生物胶在术中不可控渗漏导致栓塞等严重并发症的临床难题，研究人员开发了一种NIR-II荧光可见的ICG-BioGlue生物胶。该胶体通过非共价相互作用构建，具备近100%的荧光标记效率和长达3个月的稳定NIR-II荧光。研究证实，该胶体可在主动脉夹层修复及肝、肾创面止血等手术中实现实时可视化粘合，有效防止渗漏，并能在术后引导清除长期残留的胶体碎片，为生物胶的安全精准应用提供了新策略。

　　

在心血管、神经外科及器官切除等复杂手术中，生物胶（Bioadhesives）正逐渐取代传统的缝合线和钉合器，成为伤口闭合和止血的优选方案。它们以操作便捷、创伤小、愈合快、感染风险低等优势备受青睐。其中，由戊二醛（Glutaraldehyde, GA）和纯化牛血清白蛋白（Bovine Serum Albumin, BSA）组成的BioGlue是临床应用最广泛的生物胶之一，已获美国食品药品监督管理局（FDA）批准。然而，这把“双刃剑”也带来了严峻的挑战。在手术过程中，胶体可能发生不可控的渗漏，流入周围组织，甚至引发致命的栓塞。更令人担忧的是，术后残留的胶体可能引发局部炎症反应，形成“胶体瘤”（glue-oma），压迫周围正常结构，导致患者不适，甚至需要二次手术进行清除。

预防这些并发症的发生，远比事后诊断和治疗更为重要。遗憾的是，现有的计算机断层扫描（CT）、磁共振成像（MRI）和超声成像等技术，在评估术后并发症方面存在局限，更无法在手术过程中提供实时的可视化引导，以规避风险。荧光成像技术，特别是第二近红外窗口（NIR-II）成像，凭借其高灵敏度、无电离辐射和高时间分辨率等优势，已成为当前临床手术导航的有力工具。然而，以往的研究多集中于利用荧光探针检测病灶及其微环境，或标记粘合剂以追踪其在组织工程和药物递送中的降解行为。如何实现BioGlue在术中的实时可视化，以预防潜在的渗漏风险，仍是一个亟待解决的关键科学问题。

针对这一临床痛点，天津医科大学的研究团队在《Regenerative Biomaterials》上发表了一项创新性研究。他们开发了一种NIR-II荧光可见的吲哚菁绿（Indocyanine Green, ICG）-BioGlue生物胶（ICG-BioGlue adhesive），旨在实现精准外科粘合与术中防渗漏。该研究通过将FDA批准的ICG与BioGlue进行非共价结合，成功构建了一种兼具优异粘合性能和稳定荧光信号的生物材料。研究证实，该胶体不仅能在主动脉夹层修复、肝脏和肾脏创面止血等手术中提供实时成像导航，有效防止胶体渗漏，还能在术后引导清除长期残留的胶体碎片，为生物胶的安全、精准和广泛应用开辟了新途径。

关键技术方法

本研究采用了一种简便的非共价相互作用策略，通过将ICG与BSA溶液混合，再与GA交联，成功制备了ICG-BioGlue生物胶。研究团队首先对胶体的理化性质进行了系统表征，包括傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外-可见吸收光谱和NIR-II荧光光谱分析。通过体外细胞毒性（MTT法）和溶血实验评估了其生物相容性。在动物模型方面，研究利用猪心脏建立了离体主动脉夹层修复模型，并在大鼠体内构建了肝脏和肾脏创面止血模型，以验证ICG-BioGlue在NIR-II荧光成像引导下的粘合性能和防渗漏能力。此外，还通过小鼠皮下注射模型，评估了该胶体在体内长期荧光稳定性及其在引导胶体碎片清除手术中的应用潜力。

研究结果

ICG-BioGlue生物胶的合成与表征

研究人员通过将ICG与BSA溶液混合，再与GA交联，成功制备了ICG-BioGlue生物胶。该胶体在NIR-II区域表现出强烈的荧光发射，其吸收峰红移至801 nm。傅里叶变换红外光谱（FT-IR）分析显示，GA的特征醛基峰消失，证实了醛基与胺基之间的交联反应。扫描电子显微镜（SEM）图像显示，ICG-BioGlue与BioGlue具有相似的多孔结构。力学性能测试表明，ICG的引入并未对BioGlue的粘合强度和流变学性能产生负面影响。体外荧光成像显示，ICG-BioGlue的荧光强度显著高于纯ICG，这得益于ICG与BSA之间的有效相互作用，抑制了聚集诱导猝灭（Aggregation-Caused Quenching, ACQ）。该胶体在体内外均表现出优异的荧光稳定性，在长达3个月的观察期内，其荧光强度和物理状态均无明显变化，且ICG的释放率极低，接近100%的荧光标记效率。

ICG-BioGlue生物胶的生物安全性分析

体外细胞毒性实验（MTT法）显示，即使在高浓度下，ICG-BioGlue对H9C2、3T3-L1和HUVEC等多种细胞的存活率均超过80%，表明其具有可忽略的细胞毒性。溶血实验证实，该胶体在高达200 mg/mL的浓度下，溶血率仍低于5%，具有良好的血液相容性。体内生物安全性评估显示，注射ICG-BioGlue的大鼠和小鼠在术后3周内体重无明显下降，主要血液生化指标（ALT、AST、CREA、UREA）均在正常范围内，且主要器官（心、肝、脾、肺、肾）的组织病理学分析未发现明显损伤，证明了其良好的体内生物安全性。

离体主动脉夹层修复手术的荧光成像引导

在离体猪心脏主动脉夹层修复模型中，ICG-BioGlue生物胶在NIR-II荧光成像引导下被精确注入夹层腔隙。荧光图像清晰显示了胶体的分布范围和形状，有效引导了夹层的粘合过程。手术导航视频记录显示，该胶体能够实现无渗漏的精准粘合，避免了胶体流入周围组织。定量分析表明，粘合区域的荧光强度显著增加，清晰界定了胶体的应用范围。

体内肝脏损伤粘合的可视化荧光成像引导

在大鼠肝脏创面止血模型中，ICG-BioGlue生物胶表现出与BioGlue相当的优异止血效果。NIR-II荧光成像成功实现了对肝脏创面粘合过程的实时可视化引导。荧光图像显示，胶体完全覆盖了创面，且未发生迁移。术后7天的体内荧光监测显示，胶体在肝脏创面处保持稳定的荧光信号。组织病理学染色（H&E和Masson染色）显示，创面处有炎性细胞聚集和胶原沉积，表明创面正处于愈合过程中。此外，研究还证实，即使在模拟胶体渗漏形成微栓子的情况下，NIR-II荧光成像也能清晰识别出1 mm大小的胶体碎片，证明了其对微量渗漏的有效监测能力。

体内肾脏损伤粘合的可视化荧光成像引导

在大鼠肾脏创面止血模型中，ICG-BioGlue生物胶同样表现出良好的止血效果。NIR-II荧光成像引导下的手术过程显示，胶体能够精确覆盖肾脏创面，且未渗漏至正常组织。定量分析表明，粘合区域的荧光强度显著增加，证实了肾脏创面的有效封闭。术后组织病理学染色结果与肝脏模型相似，显示了创面的愈合过程。

体内ICG-BioGlue碎片清除手术的荧光成像引导

为了验证ICG-BioGlue在引导术后胶体碎片清除手术中的应用潜力，研究人员将胶体注射至小鼠腹股沟切口处。术后3周内，胶体在体内保持了稳定的荧光信号。离体器官荧光成像显示，荧光信号几乎全部定位于胶体植入部位，未在其他器官中检测到渗漏。在NIR-II荧光成像引导下，成功实施了胶体碎片清除手术。手术过程中，胶体碎片在荧光下清晰可见，并被完全切除，术后未检测到残留的NIR-II荧光信号，证明了该胶体在引导二次手术清除残留物方面的有效性。

结论与讨论

本研究成功开发了一种NIR-II荧光可见的ICG-BioGlue生物胶，用于实现精准外科粘合与术中防渗漏。该胶体通过简单的非共价相互作用合成，具备近100%的荧光标记效率和长达3个月的稳定NIR-II荧光。体外和体内实验证实，该胶体具有良好的生物相容性。在离体主动脉夹层修复和体内肝、肾创面止血模型中，ICG-BioGlue在NIR-II荧光成像引导下，成功实现了对胶体应用过程的实时可视化，有效防止了渗漏。此外，该胶体在体内长期稳定的荧光特性，使其能够有效引导术后胶体碎片的清除手术，解决了传统生物胶残留导致的二次手术难题。

该研究的核心创新点在于，它并非开发一种全新的粘合材料，而是通过一种简单、巧妙的策略，将临床广泛应用的BioGlue“点亮”，赋予其实时可视化的能力。这种策略不仅解决了生物胶临床应用中的关键安全瓶颈，而且由于ICG和BioGlue均为FDA批准的药物，其合成方法简单，具有极高的临床转化潜力。这项研究为生物胶的精准、安全应用提供了一种优雅的解决方案，有望显著推动生物胶在临床中的广泛应用。