新的胶水可以代替手术缝合线和订书钉

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美国的工程师们已经转向大自然,开发出一种具有生物相容性的粘合剂,可以针对特定的应用进行调整。

这种无毒的胶水是模仿贻贝和其他生物产生的黏附蛋白制成的,据说它的性能超过了市售产品,预示着外科手术用胶水可能取代缝合线和订书钉。

仅在美国,每年就有超过1200万的创伤性伤口得到治疗,其中约60%的伤口是用缝合线和订书钉缝合的,这可能会导致不适,感染风险更高,并损害周围的健康组织。

大多数粘合剂在潮湿的环境中不能很好地工作,因为水会干扰粘合过程。虽然开发克服这一问题的粘合剂具有挑战性,但用于医疗应用的粘合剂也必须无毒且具有生物相容性。

他说:“我们设计了一种受生物启发的蛋白质系统,它有望实现生物相容性的水下粘附,并具有‘智能’的环境响应行为,这意味着它可以适应特定的应用。朱莉刘他是普渡大学化学工程和生物医学工程副教授。

为了开发更好的替代品,研究人员受到了天然胶水的启发。具体来说,水下应用和粘合已经证明了基于生物的材料,如沙堡蠕虫和贻贝。两者都产生含有氨基酸3,4-二羟基苯丙氨酸(DOPA)的蛋白质,即使在潮湿环境中也能提供粘附强度。

研究结果详细发表在4月份的一篇研究论文中生物材料.该论文由研究生简·布伦南(M. Jane Brennan)撰写;布里奇特·基尔布赖德;乔纳森Wilker化学与材料工程教授;和刘。

目前fda批准的粘合剂和密封剂面临着几个挑战:许多具有毒性特性,有些只能局部使用,因为它们会降解成致癌产品;有些来自血液来源,有可能传播血源性病原体,如肝炎和艾滋病毒;还有一些会引起炎症和刺激。

刘说:“然而,更重要的是,大多数这些粘合剂在过度潮湿的环境中没有足够的附着力,因此不被批准用于伤口闭合。”

普渡大学的研究人员创造了一种名为ELY16的新型粘合材料,这是一种类似弹性蛋白的多肽(ELP)。它含有弹性蛋白,一种在结缔组织中发现的高弹性蛋白质,以及酪氨酸,一种氨基酸。通过添加酪氨酸酶修饰ELY16,将酪氨酸转化为黏附的DOPA分子,形成mELY16。

ELY16和mELY16对细胞都没有毒性,据说在干燥条件下也能很好地工作。用DOPA改性可在高度潮湿的条件下增加附着力。此外,修改后的版本可以“调谐”到不同的环境条件,并且可以设计成与不同组织类型的特性相匹配。

她说:“据我们所知,当完全在水下使用时,mELY16提供了所有工程蛋白中最牢固的键,与天然粘附蛋白相比,它的高产量使其更适合商业应用。”“因此,它显示出作为一种新型智能水下粘合剂的巨大潜力。”

该粘合剂还声称由于使用人体弹性蛋白而具有出色的生物相容性。

我们的目标是模仿贻贝粘附蛋白的粘附类型,而许多其他工作都集中在多巴分子上,因为多巴分子对这种粘附至关重要。”“我们发现,当粘合剂材料暴露于大量水分时,含有DOPA的蛋白质与仅含有酪氨酸的未转化蛋白质相比,具有更高的粘附强度。因此,DOPA在潮湿环境中具有更强的附着力。”