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具有強(qiáng)力粘合生物組織功能的粘合劑在醫(yī)學(xué)中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，包括組織修復(fù)，藥物遞送，傷口敷料，和生物醫(yī)用裝置。但是，現(xiàn)有的組織粘合劑的性能還差強(qiáng)人意。氰基丙烯酸酯是一類最強(qiáng)力的組織粘合劑，但具有一定的細(xì)胞毒性，且和潮濕的表面不相容。氰基丙烯酸酯暴露于水中后，會(huì)立即固化，形成不能適應(yīng)組織動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)的剛性塑料。納米顆粒和貽貝誘導(dǎo)的粘合劑主要依賴的是較弱的物理相互作用，組織粘附能力較弱。商品化得粘合劑，如纖維蛋白膠，聚乙二醇類粘合劑，可以與組織形成共價(jià)鍵。但是這些粘合劑基質(zhì)韌性和粘附能在10Jm^-2數(shù)量級(jí)。這些脆性粘合劑也會(huì)由于基質(zhì)內(nèi)聚破壞易于脫落。因此開(kāi)發(fā)適用于潮濕和動(dòng)態(tài)表面（包括生物組織）的韌性粘合劑仍然是醫(yī)用粘合劑面臨的一大挑戰(zhàn)。

實(shí)現(xiàn)高粘附能需要兩種效果的協(xié)同作用。首先，粘合劑應(yīng)與基材形成牢固的結(jié)合。第二，粘合劑或基材（或兩者）之間的材料應(yīng)通過(guò)滯后消耗能量。哈佛大學(xué)D. J. Mooney研究小組報(bào)道了一系列滿足以上要求用于生物應(yīng)用的韌性粘合劑。該韌性粘合劑設(shè)計(jì)靈感來(lái)自一種強(qiáng)力粘附在濕潤(rùn)表面上的陸生腹足動(dòng)物軟體動(dòng)物蛞蝓分泌的防御性粘液。這種俗稱“鼻涕蟲(chóng)”的軟體動(dòng)物能分泌一種防御性粘液，使捕食者難以將其從附著物（如樹(shù)葉）上抓走。這種蛞蝓粘合劑由具有互穿正電荷蛋白質(zhì)的韌性基質(zhì)組成。設(shè)計(jì)的韌性粘合劑由兩層組成：（i）含有互穿正電聚合物的粘合劑表面，（ii）耗散基質(zhì)。粘合劑表面可以通過(guò)靜電相互作用、共價(jià)鍵和物理相互作用結(jié)合到基底上，而基體通過(guò)變形時(shí)滯后而消耗能量。這兩層結(jié)構(gòu)相互協(xié)同作用，能夠使其在潮濕表面有更高的粘合性。
                          

該韌性粘合劑粘合作用發(fā)生在幾分鐘內(nèi)，且和血液暴露無(wú)關(guān)。該粘合劑能與身體動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)相容。這種韌性粘合劑粘性強(qiáng)、無(wú)毒性，可粘附于濕滑表面，能有效地封合術(shù)后傷口。研究人員使用豬的各種組織對(duì)該粘合劑進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，其可與豬皮、軟骨、心臟、動(dòng)脈和肝臟強(qiáng)力粘合，而且對(duì)人的細(xì)胞無(wú)毒。

為進(jìn)一步檢驗(yàn)粘合劑的效果，研究人員嘗試用其封合豬心內(nèi)的缺損。由于血液的存在，這在過(guò)去是無(wú)法做到的，但新型粘合劑很好地完成了這一任務(wù)。他們?cè)谧钚乱黄凇犊茖W(xué)》雜志上發(fā)表論文指出，這種粘合劑與心臟的粘合良好，且在心臟舒張時(shí)（這時(shí)會(huì)對(duì)粘合劑施加100%的張力）也不會(huì)產(chǎn)生滲漏。而在大鼠體內(nèi)做模仿急診手術(shù)和突發(fā)性失血實(shí)驗(yàn)時(shí)，新型粘合劑的性能堪比許多外科手術(shù)中用來(lái)止血的止血鉗。

這種高性能粘合材料在醫(yī)療領(lǐng)域有許多潛在應(yīng)用。研究人員指出，它既可作為貼片用于組織表面，也可作為注射溶液用于治療體內(nèi)更深層的損傷，還可用于將醫(yī)療設(shè)備（如心臟起搏器）連接到目標(biāo)組織，將來(lái)甚至可以與其他技術(shù)結(jié)合，制造出粘性軟體機(jī)器人或新的藥物遞送工具。

J. Li, A. D. Celiz, J. Yang, et al. Tough adhesives for diverse wet surfaces [J]. Science, 2017, 6349(357): 378-381. DOI: 10.1126/science.aah6362