麻省理工学院朱棣文教授 麻省理工学院的工程师已经设计出类似纸张的医用胶带(如图所示)，当压在组织上时，它可以折叠在手术工具周围，并转变成柔软、强力的粘合剂
信用:菲利斯·弗兰克尔 如今，许多外科手术都是通过微创手术进行的，在这种手术中，会切开一个小切口，然后将微型摄像机和手术工具穿过人体，以切除肿瘤并修复受损的组织和器官
与开放手术相比，该过程导致疼痛更少，恢复时间更短
虽然许多手术可以通过这种方式进行，但外科医生在手术过程中的一个重要步骤可能会面临挑战:封闭内部伤口和撕裂处
受折纸术的启发，麻省理工学院的工程师们现在设计了一种医用贴片，这种贴片可以折叠在微创手术工具周围，并通过气道、肠道和其他狭窄空间输送，以修补内部损伤
干燥时，贴片类似于可折叠的纸质薄膜
一旦它接触到潮湿的组织或器官，它就会变成一种有弹性的凝胶，类似于隐形眼镜，并能粘在受伤的部位
与现有的外科粘合剂相比，该团队的新胶带设计成在暴露于细菌和体液时能够抵抗污染
随着时间的推移，这块补丁可以安全地生物降解掉
该团队已经在《高级材料》杂志上发表了他们的研究结果
研究人员正在与临床医生和外科医生合作，优化外科手术使用的设计，他们设想这种新型生物粘合剂可以通过微创手术工具输送，由外科医生直接操作或通过医疗机器人远程操作
“微创手术和机器人手术越来越多地被采用，因为它们减少了创伤，并加快了与开放手术相关的恢复
然而，在这些手术中，内部伤口的封闭是具有挑战性的，”麻省理工学院机械工程、土木与环境工程教授赵宣和说
“这种贴片技术跨越了许多领域，”合著者克里斯托弗·纳布兹迪克补充道，他是明尼苏达州罗切斯特市梅奥诊所的心脏麻醉师和危重病医师
“这可用于修复结肠镜检查中的穿孔，或在外伤或选择性手术干预后封闭实体器官或血管
不需要进行完全开放的外科手术，人们可以从内部给伤口贴片，至少暂时，甚至可能是长期的
" 该研究的合著者包括麻省理工学院的首席作者莎拉·吴和贤宇·尤克以及吴静静
分层保护 目前在微创外科手术中使用的生物粘合剂主要是可生物降解的液体和胶水，它们可以扩散到受损的组织上
然而，当这些胶水固化时，它们会在较软的底层表面变硬，形成不完美的密封
血液和其他生物液体也会污染胶水，阻碍胶水成功粘附到受伤部位
胶水也可以在伤口完全愈合之前洗掉，并且在使用后，它们还会导致炎症和疤痕组织的形成
这种新的折纸启发的医用补片可以折叠在外科缝合器(如图所示)等工具上，穿过身体缝合组织和器官
学分:麻省理工学院 考虑到当前设计的局限性，该团队的目标是设计一种能够满足三种功能需求的替代方案
它应该能够粘附在受伤部位的潮湿表面上，在到达目的地之前避免与任何东西结合，并且一旦应用到受伤部位就能抵抗细菌污染和过度炎症
团队的设计以三层补丁的形式满足了所有三个需求
中间层是主要的生物粘合剂，由水凝胶材料制成，嵌入了称为NHS酯的化合物。
当与潮湿的表面接触时，粘合剂吸收周围的水分，变得柔韧和有弹性，形成组织的轮廓
同时，粘合剂中的酯与组织表面的化合物形成强共价键，在两种材料之间形成紧密的密封
这个中间层的设计是基于赵小组以前的工作
研究小组随后将粘合剂夹在两层中间，每层都有不同的保护效果
底层由涂有硅油的材料制成，硅油起到暂时润滑粘合剂的作用，防止粘合剂在穿过身体时粘附到其他表面
当粘合剂到达目的地并轻轻压在受伤组织上时，硅油被挤出，使粘合剂粘合到组织上
粘合剂的顶层由嵌有两性离子聚合物或分子链的弹性体膜组成，分子链由正负离子组成，用于将周围的水分子吸引到弹性体表面
通过这种方式，粘合剂的外向层形成了一个水基皮肤，或对细菌和其他污染物的屏障
“在微创手术中，你不能轻易进入一个部位来涂粘合剂，”尤克说
“在前往目的地的途中，你确实在与大量随机污染物和体液作斗争
" 适合机器人 在一系列的演示中，研究人员展示了这种新的生物粘合剂能牢固地粘附在动物组织样本上，即使是在长时间浸没在包括血液在内的液体烧杯中之后
他们还使用折纸技术将粘合剂折叠在微创手术中常用的器械周围，如气囊导管和外科缝合器
他们将这些工具穿过主要气道和血管的动物模型，包括气管、食道、主动脉和肠
通过给球囊导管充气或对缝合器施加轻微压力，他们能够将补片粘贴到撕裂的组织和器官上，并且在贴片后的一个月内，在修补部位或其附近没有发现污染的迹象
研究人员设想，这种新的生物粘合剂可以制成预折叠的结构，外科医生可以很容易地将其安装在微创器械和目前用于机器人手术的工具上
他们正寻求与设计师合作，将生物粘合剂整合到机器人手术平台中
吴说:“我们认为，这种贴片在形式和功能上的概念新颖，代表着在克服机器人手术中的翻译障碍和促进生物粘附材料在临床上更广泛应用方面迈出了令人兴奋的一步。”
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