MIT 赵选贺团队首创新型医用双面胶，可去除界面水分，5 s 即可实现牢固粘合

在全世界范围内，每年会做超过 2 亿次大型手术，其中至少会有一次手术缝合。常规采用缝线的缝合方案，该技术已有 3000 多年的使用历史。在大约 100 年前，德国发明了更现代的外科钉技术。

虽然这些都是临床的标准方法，但其也都有很大的弊端，比如会损伤组织，并且是非连续性封闭，最终可能会让患者产生疤痕或出现伤口渗漏，从而对患者以及整个医疗保健系统造成不良后果。严重的情况下，甚至会危及生命。

仅在美国，每年因为缝合问题，就会额外产生高达数十亿美元的临床费用。

这些年，学界和医疗界开始关注外科粘合剂和密封剂，但面临的最大问题是如何能够在湿润表面，如生物组织上进行有效粘附，因为在湿润组织界面的水层抑制了分子间键的形成，从而阻止了粘附。另外，在伤口粘合时，所需的时间也较长。

近期，麻省理工学院（MIT）的科研团队制备了一种双面胶，可以去除湿润组织界面间的水分子而形成有力粘附，相关结果发表于 Nature 杂志，题为《Dry double-sided tape for adhesion of wet tissues and devices》。

图片来源：Nature 官网

科研思路

科研人员的灵感来自于生活在雨林中的蜘蛛，它们在雨天依然能够捕捉昆虫，即蛛网的成分可去除界面水分，从而在潮湿条件下粘合。于是，提出了一种干燥交联机制，制备了一种双面胶，通过除去界面水分以实现即时但牢固的粘合。

该双面胶由两部分组成，一部分是 PAAc-NHS ester，另一部分是可生物降解的高分子聚合物。

其中的羧基促进水合溶胀，去除界面水分，同时和组织表面形成相互作用力；NHS 基团与组织形成共价键，实现稳定的粘合。实验表明，双面胶有良好的生物相容性和生物降解性，兼具高拉伸性和断裂韧性。

手压 5s，就能在猪皮间形成坚韧而又强力的粘合，显著优于已知的组织粘合剂，在 48 h 后仍能保持 90% 以上的机械性能。

图片来源：Nature

将其粘附于猪心上，并模拟心跳 5000 次，仍能保持极好的界面韧性。

针对皮肤、肠胃和肌肉等湿润组织，以及工程塑料，该双面胶都能保持优异的界面韧性和拉伸强度。

在鼠心外膜表面的实验表明，3 天后，双面胶也没有失去粘附性，并在 2 周后发生生物降解。

图片来源：论文原文

作者进一步的实验证明，该双面胶可以修补漏气的肺叶和气管，以及补好已经穿孔的胃；另外，可以作为药物载体定向释放药物；也可以作为基质材料，制备生物传感器。

工作意义

当前的外科粘合剂和密封剂，在临床上面临四个挑战：

• 在湿润组织表面上形成粘附；

• 即时和强力粘附；

• 提供稳定的长期密封；

• 允许简单和可重复使用。

该研究制备的双面胶提出了新型的干燥交联机理，具有粘合迅速、强力，生物兼容性好，稳定持久等优点，能够有效解决上述临床问题，具有极大的临床应用潜力。

对比已知的商业化产品，其粘接性能远超出各类生物胶水，仅需 5 秒钟，就可以粘合各种软湿器官以及植入设备。

作为一种固态胶，不需要额外的加热、搅拌、涂抹等操作，可以直接应用在器官和植入设备上，方便快捷。而且副作用低，炎症反应水平符合 FDA 批准的上市产品标准。

同时，其作为一种生物材料平台，可以与其他更多原件相结合，实现更多具有潜力的应用。

科研团队

该工作由 MIT 华人团队主导完成，通讯作者为赵选贺博士，毕业于哈佛大学机械工程系，研究方向集中在固体力学、活性材料、软材料、生物材料、生物电子学和 3D 打印等交叉领域。

除了本文研发的新型双面胶，赵选贺团队近年还首次揭示了抗疲劳水凝胶的设计原理，首次提出 3D 打印铁磁软材料和软机器，首创可拉伸水凝胶电子等亮眼成果，发表于 Advanced Materials、Nature、PNAS 等高水平期刊。

图片来源：论文原文