在全世界范围，每年都有数百万名胃肠道穿孔患者需要手术进行紧急修复，外科医生通常使用手术缝合线修复胃肠道中的泄漏和撕裂。但是这类手术需要长期的训练，并且在缝合后患者仍有20%的概率发生继发性漏液，这可能导致败血症。

为了解决这一临床难题，麻省理工学院（MIT）赵选贺团队开发了一种“即拆即用”的新型手术胶带，这种坚固、柔韧、生物相容的粘性胶带可以贴合在破损的生物组织和器官上，以帮助密封胃肠道泄露和撕裂。

该研究于2022年2月2日以封面论文形式发表在 Science 子刊 Science Translational Medicine，论文题为：An off-the-shelf bioadhesive patch for sutureless repair of gastrointestinal defects（一种无缝合线修复胃肠道损伤的现成生物黏合剂贴片）。

这种手术胶带就像我们日产生活中所用到的胶带，一面很粘，另一面光滑。它可以迅速粘在各种动物模型的结肠，胃和肠道中的大撕裂和穿刺伤上。粘合剂会在几秒钟内与组织快速结合，并保持一个多月。同时，它也很灵活，能够在愈合时与功能正常的器官一起扩张和收缩。一旦损伤完全愈合，胶带就会逐渐降解，而不会引起炎症或粘附在周围组织上。

研究团队设想，手术胶带有朝一日可以成为手术室的常备医疗物资，作为手术缝合线的一种快速、安全的替代品或加固方法，用于修复胃肠道和其他生物组织的泄露和撕裂。

研究的通讯作者之一 Hyunwoo Yuk 博士表示：“我们认为这种外科手术胶带是一项很好的基础技术，可以制成实用的、现成的产品。外科医生可以在非手术领域使用它，因为它不需要任何准备步骤，只需将其取出、打开，即可使用。

赵选贺团队开发的新型手术胶带

实际上，早在2019年，该研究团队就设计了一种双面手术胶带，旨在将两个湿的组织表面连接在一起。它由聚丙烯酸制成，聚丙烯酸是婴儿“尿不湿”的主要材料。当手术胶带于潮湿的组织表面接触时，它就会吸收水分并黏附在组织上。研究人员还将NHS酯混合到材料中——NHS酯是可以与组织中的蛋白质结合以形成更强键的化合物。最后，他们用明胶或壳聚糖来增强粘接剂，以保持胶带的形状。

遗憾的是，虽然这种双面胶带能将不同的组织牢固地粘在一起，外科医生表示单面胶带可能具有更实际的应用，因为在实际情况中，需要将两部分组织粘在一起的情况并不常见——器官需要彼此分开。

手术缝合线（左）；手术胶带（右）

为此，研究人员首先调整了粘合剂的配方，用一种更持久的水凝胶——聚乙烯醇——取代了明胶和壳聚糖。这种更换使粘合剂的物理稳定性维持了一个多月，足以让典型的肠道损伤愈合。此外，他们还添加了第二层非粘性的表层，以防止贴片粘在周围组织上，这一层是由一种可生物降解的聚氨酯制成的，具有与天然肠道组织相同的弹性和硬度。

Yuk博士表示：“"我们不希望贴片比组织更柔，否则它可能会有撕裂的风险，同时我们也不希望它太硬，否则它会限制肠道的蠕动运动，从而影响消化功能。”

手术胶带具有与天然肠道组织相同的弹性和硬度

在最初的测试中，手术胶带确实能粘在组织上，但它也会膨胀，就像使用过后的“尿不湿”一样。更致命的是，这种肿胀拉伸了胶带和它原本要密封的潜在撕裂。因此，研究团队进行了一个简单而又巧妙的优化——预先拉伸了粘合层，然后引入了非粘合层，这样当应用于组织时，预拉伸就可以抵消膨胀。

在完成设计和优化之后，研究团队进行了一系列的实验，以测试手术胶带的性能。当将手术胶带贴合在人类上皮细胞培养物中时，细胞依旧能继续生长，表明胶带具有良好的生物相容性。当植入大鼠皮肤下时，胶带在大约12周后完成生物降解，没有毒性作用。

手术胶带在12周后完成生物降解，具有良好的生物相容性

不仅如此，研究人员还将该手术胶带应用于动物结肠和胃部的损伤，他们发现随着伤口完全愈合，胶带仍保持牢固的结合，并且与传统缝合线修复相比，它还产生了最小的疤痕和炎症。最后，研究小组将贴片应用于猪的结肠损伤，并观察到实验动物继续正常进食，没有发烧，嗜睡或其他不良健康影响。四周后，损伤完全愈合，没有继发性泄漏的迹象。

手术胶带在结肠损伤的猪中具有良好的修复表现

综上所述，这项研究开发了一种新的胃肠道损伤的修复材料——手术胶带，它可以安全地修复胃肠道损伤，并且可以像商业胶带一样“即拆即用”。目前，研究团队正在通过一家新的初创公司进一步开发这种粘合剂，并希望获得FDA的批准，以便在医疗环境中测试这种手术胶带。

赵选贺，麻省理工学院机械工程系教授和土木与环境工程系教授。赵选贺实验室致力于利用机械与材料、生物技术的综合专业知识，推动人机接口领域技术的发展，以应对健康和可持续性方面巨大的社会挑战。赵选贺团队目前的研究重点是软材料与设备的研究和开发，包括聚合物、水凝胶、生物粘合剂、生物电子学和用于转化医学的软机器人等。

论文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.abh2857