中國(guó)海洋大學(xué)陳西廣教授團(tuán)隊(duì)《ACS Nano》：受硅藻啟發(fā)設(shè)計(jì)的仿生親水多糖粘合劑用于快速封閉止血
2023-09-26 來源：高分子科技
組織粘附材料在急救止血、傷口愈合以及組織工程等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有極為重要應(yīng)用潛能。在血液或體液暴露的情況下，傷口閉合需要快速且有效的濕粘附性能。然而，“界面水層”的間隔作用使得組織粘附材料無(wú)法實(shí)現(xiàn)牢固的界面粘合。硅藻是海洋中典型的污損生物，通過分泌胞外多糖（主要成分為親水性多糖）來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的水下粘附。
近日，中國(guó)海洋大學(xué)海洋生命學(xué)院陳西廣教授團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了“硅藻仿生親水多糖濕粘附機(jī)制”，利用親水性白芨多糖（Bletilla Striata Polysaccharide, BSP）和硅藻外殼，即硅藻生物硅（Diatom Biosilica, DB），構(gòu)建了具有強(qiáng)大濕粘附性能的BSP/DB封閉止血材料（圖1a，b）。研究結(jié)果表明，DB通過其微納米層級(jí)多孔結(jié)構(gòu)為BSP和生物組織分子提供大量錨定位點(diǎn)，利用其表面豐富的硅醇基團(tuán)與生物組織分子間形成氫鍵，表現(xiàn)出獨(dú)特的錨定界面作用。該作用一方面有效提升BSP的耐水性與內(nèi)聚力（圖1c），另一方面，可進(jìn)一步增強(qiáng)粘合劑與生物組織分子間的連接網(wǎng)絡(luò)（圖1d），表現(xiàn)出強(qiáng)大的濕粘附能力，在多種動(dòng)物創(chuàng)傷模型中表現(xiàn)出快速封閉和快速止血作用（圖2）。凍干后的BSP/DB可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)抗凝全血的快速凝固，擴(kuò)大其臨床應(yīng)用場(chǎng)景（圖3）。這項(xiàng)研究工作不僅加深了目前對(duì)硅藻水下粘附機(jī)制的理解，而且為仿生設(shè)計(jì)具有高效濕粘附性能的生物醫(yī)用材料開辟了新的途徑。該工作以“Diatom-Inspired Bionic Hydrophilic Polysaccharide Adhesive for Rapid Sealing Hemostasis”為題發(fā)表在ACS Nano上（ACS Nano 2023. DOI 10.1021/acsnano.3c05205.）。陳西廣教授團(tuán)隊(duì)博士生孫小杰為論文第一作者，馮超副教授為通訊作者。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、山東省自然科學(xué)基金的支持。
圖1 受硅藻啟發(fā)設(shè)計(jì)的仿生親水多糖粘合劑—BSP/DB封閉止血材料
圖2 BSP/DB封閉止血材料在動(dòng)物創(chuàng)傷模型中表現(xiàn)出快速封閉和快速止血作用
圖3凍干的BSP/DB實(shí)現(xiàn)抗凝全血組分的快速凝固
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https://doi.org/10.1021/acsnano.3c05205
https://doi.org/10.1021/acsami.6b12317
https://doi.org/10.1016/j.bioadv.2022.213179
https://doi.org/10.1016/j.jcis.2023.07.202
https://doi.org/10.1002/adhm.202000951
https://doi.org/10.1021/acsami.2c13956
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