适配生理环境组织贴片实现多种生物学功能

  骨组织粘合材料在临床上具有广阔的应用前景,但一直受限于其粘附性、力学强度、降解性等问题。鉴于体内存在水和血液等体液,其在潮湿条件下的强粘附力是至关重要的。然而,湿组织上的水化膜会大大减弱材料粘附作用。

  近日,中国科学院深圳先进技术研究院医工所转化医学中心赖毓霄研究员团队,在Nature communications上发表了题为“Black Phosphorus boosts wet-tissue adhesion of composite patches by enhancing water absorption and mechanical properties”的研究成果。针对体内组织的潮湿表面,研究团队设计研发了一种高强度多功能生物组织贴片(CPB),由甲基丙烯酸酐改性的透明质酸、明胶和聚乙烯醇,并复合黑磷(BP)纳米片制成;之后利用多巴胺修饰的聚丙烯酸进行表面处理。

  该贴片内BP纳米片可在界面水分作用下降解形成磷酸根离子,减弱CPB聚合物链间阳离子和阴离子基团相互作用并加速贴片溶胀,消除水化膜的影响并实现迅速粘附。相比于不含BP的贴片,CPB溶胀度可增加~70%。同时由于自身的高柔韧性(断裂伸长率~25%,杨氏模量~100 MPa)可以维持其粘附状态,进一步提高粘附强度(>170 KPa)。

  图2 CPB生物组织贴片粘附原理及应用

  动物模型证明CPB具有快速止血、生理信号传导及生理活动监测、有效预防肿瘤复发的作用,同时也证实了CPB具有良好的细胞生物相容性、生物降解性和组织相容性。CPB为骨组织粘附与修复提供了一种新的材料设计思路和策略。

  图3 CPB贴片在不同组织上的粘附及其止血、传感、肿瘤防复发功能