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中國海洋大學陳西廣教授團隊《ACS Nano》：受硅藻啟發(fā)設(shè)計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法實現(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）來實現(xiàn)強大的水下粘附。



  近日，中國海洋大學海洋生命學院陳西廣教授團隊創(chuàng)新性地提出了“硅藻仿生親水多糖濕粘附機制”，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通過其微納米層級多孔結(jié)構(gòu)為BSP和生物組織分子提供大量錨定位點，利用其表面豐富的硅醇基團與生物組織分子間形成氫鍵，表現(xiàn)出獨特的錨定界面作用。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，可進一步增強粘合劑與生物組織分子間的連接網(wǎng)絡(luò)（圖1d），表現(xiàn)出強大的濕粘附能力，在多種動物創(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可進一步實現(xiàn)抗凝全血的快速凝固，擴大其臨床應(yīng)用場景（圖3）。這項研究工作不僅加深了目前對硅藻水下粘附機制的理解，而且為仿生設(shè)計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.）。陳西廣教授團隊博士生孫小杰為論文第一作者，馮超副教授為通訊作者。該研究得到國家自然科學基金、山東省自然科學基金的支持。 


圖1 受硅藻啟發(fā)設(shè)計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實現(xiàn)抗凝全血組分的快速凝固


  近年來，陳西廣教授團隊在海洋硅藻緊急止血材料研究領(lǐng)域取得了大量原創(chuàng)性成果，利用硅藻生物硅微納結(jié)構(gòu)所帶來的獨特性能，開發(fā)新型醫(yī)用生物材料。團隊于2016年在國際上首次報道了硅藻生物硅的快速止血作用（ACS Appl. Mater. Interfaces. 2016, 8, 34234?34243），在此基礎(chǔ)上開發(fā)了一系列硅藻生物硅止血材料新劑型，包括：止血紗布（Biomaterials Advances, 2022, 143: 213179）、止血顆粒（J. Colloid. Interf. Sci. 2023, 651: 544-557）、止血氣凝膠（Adv. Healthcare Mater. 2020, 9, 2000951）等，并進一步將其應(yīng)用方向拓展至創(chuàng)面組織修復領(lǐng)域(ACS Appl. Mater. Interfaces. 2022, 14, 46324?46339)。其團隊馮超副教授為以上文章的第一或通訊作者。


  相關(guān)文章鏈接：

  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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