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液体绷带!具有强大组织粘合力、出色的止血、抗菌性能-岩拓气凝胶

液体绷带!具有强大组织粘合力、出色的止血、抗菌性能

组织创伤后的大量出血和伤口感染是造成人员伤亡的主要危险因素。因此,迫切需要能够闭合伤口并有效控制出血和感染的急救用品。现有的组织粘合剂可以粘附到组织表面并实现快速伤口闭合,但是它们中大多数仅具有有限的止血和抗菌能力,使其不适合用作急救组织粘合剂。

日前,西安交通大学的徐峰教授与合作者从壳聚糖固有的止血、抗菌性能,以及由希夫碱反应产生的优异的组织整合能力出发,研制了一种基于原位亚胺交联的光响应壳聚糖水凝胶液体绷带(LBA)用于急诊创面处理。在紫外光照射下,改性羧甲基壳聚糖(CMC)中的邻硝基苯转化为邻硝基苯甲醛,进而与组织表面的氨基交联,使LBA具有优异的组织粘附性能。这种生物相容且可生物降解的LBA还具有良好的止血和抗菌性能,最终促进伤口愈合。相关工作以“Liquid Bandage Harvests Robust Adhesive, Hemostatic, and Antibacterial Performances as a First‐Aid Tissue Adhesive”为题发表在《Adv. Funct. Mater》上。

西安交大徐峰《AFM》:液体绷带!具有强大组织粘合力、出色的止血、抗菌性能

液体绷带的合成

研究人员以天然水溶性羧甲基壳聚糖(CMC)为骨架大分子,使用对邻硝基苯(NB)进行光敏改性,合成了NB-CMC。将CMC和NB-CMC以一定比例混合,在紫外光照射下NB-CMC的邻硝基苯转化为邻硝基苯甲醛,与CMC的氨基反应形成NB-CMC/CMC水凝胶,同时可以与组织表面的氨基交联,使NB-CMC/CMC水凝胶在水凝胶-组织界面形成共价键,因此具有快速的组织整合和较强的粘接强度。

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液体绷带合成及组织粘合示意图

 

液体绷带的组织粘附性能

为了评价LBA的组织粘附性能,研究人员在多种软组织(包括鸡的肝、胃和心脏组织以及猪的皮肤和肌肉组织)上进行了原位粘附。通过测试调节组成和浓度的LBA粘附强度,同时考虑到制备及操作的方便性,60 mg mL-1 LBA前体溶液经原位交联粘合组织后,粘附强度最高可达97.65±11.26 kPa,显著高于商品化的纤维蛋白胶和氰基丙烯酸酯胶。为了进一步评估LBA在体内粘附到湿表面的能力,研究人员将LBA分别应用于大鼠肝脏和心脏的表面。发现在紫外线照射约10 s后,LBA立即交联并粘附到跳动的大鼠心脏表面。

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LBA的组织粘合性能

 

液体绷带体外和体内止血性能

在手术过程中,LBA可以粘附在湿的伤口表面上,并在紫外线照射下固定并密封伤口。LBA的NB-CMC组分在紫外线照射下与CMC和伤口表面发生反应,从而在水凝胶内以及水凝胶-组织界面处形成更强的共价交联形成,同时LBA还会促进血凝块的生成,这种协同止血使LBA具有强大的止血能力。

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LBA的体外和体内止血特性

 

液体绷带的生物相容性和抗菌性能

通过细胞活力和细胞增殖实验证明LBA具有良好的细胞相容性,LBA植入大鼠皮下14天后,仅出现轻度炎症反应,且巨噬细胞抗炎信号的M2表型,进一步证明了LBA的生物相容性。基于CMC固有的抗菌能力,分别使用革兰氏阳性菌(例如金黄色葡萄球菌)和革兰氏阴性菌(例如大肠埃希氏菌和铜绿假单胞菌),发现LBA具有良好的抗菌能力。

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LBA的生物相容性和抗菌活性

 

液体绷带促进伤口愈合

为了评估LBA的伤口愈合效率,研究人员将LBA应用于大鼠全层皮肤伤口模型,并使用生理盐水和商业伤口敷料(3M Tegaderm Film)作为对照组,发现LBA 1.0和LBA 2.0处理的伤口有最多的新生血管,愈合速度明显高于生理盐水和3M Tegaderm Film处理的伤口。

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LBA的体内伤口愈合效率

 

基于水凝胶的组织粘合剂的综合性能比较

与现有的基于水凝胶的组织粘合剂相比,LBA制备简单,具有较短的固化时间,强大的组织粘合力,以及出色的止血和抗菌性能。

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LBA与现有水凝胶基伤口敷料对比

 

总结

研究人员开发了一种基于NB-CMC / CMC光响应水凝胶的LBA,具有强大的抗菌和止血功能,可作为急救组织粘合剂。LBA的粘合强度显着高于临床上使用的商业化生物粘合剂,并且具有良好的血细胞粘附性和凝血能力,在体外和体内研究中均表现出优异的止血作用。此外,基于CMC固有抗菌活性避免了使用额外的抗生素。在大鼠全层皮肤伤口模型中, LBA比3M Tegaderm Film显示出更好的伤口愈合效率,肉芽组织厚度,新生血管形成和上皮再形成能力。综上,LBA是一种具有临床转化前景的急救组织粘合剂。

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