猪的肝脏在穿孔破坏后，鲜血瞬间喷溅而出。

这时，研究人员在伤口挤入一种水凝胶，再用一束紫外光进行照射。

神奇的现象出现了，短短不到20秒，血被成功止住，而且没有进行任何缝合！

这种的新型水凝胶名为Matrix Gel，由浙江大学欧阳宏伟教授团队发明，能快速止住高压大出血，且安全可降解，无不良反应，其效果已经在猪身上得到了证实，有望将来应用到临床。

5月14日，相关论文A strongly adhesive hemostatic hydrogel for the repair of arterial and heart bleeds在《自然通讯》杂志发表。第一作者为浙大基础医学院博士后洪逸。

中科院院士刘昌盛认为，这一研究完美地解决了医用组织胶水在动态、湿性、大出血组织截面处的止血和封闭问题，并且操作便捷，会受到临床医生们的青睐。

在湿滑的表面，牢牢粘附

功能化的即时止血和封闭伤口是临床上一个巨大的需求。”如果能设计出一种’胶水’，让医生告别缝线，伤口极速愈合，出血带来的风险就会大大降低。”4年前，欧阳宏伟开始了一项”阅读天书”计划，他说，人体就是一本丰富而精妙的材料学”天书”，蕴含着许多生物材料的设计思路。

补心”胶水”是一种新型水凝胶。这正是”天书”给研究人员最初的提示。”我们的皮肤、肌腱、软骨等都可以看做是不同成分和配比的水凝胶。”欧阳宏伟认为，可以模仿细胞外基质来做一种具有修复功能的水凝胶。其中最大的挑战在于——界面，它要修补的界面是湿的。

湿，是普通胶水的”克星”。我们都有在墙上粘一个不干胶挂钩的经验，要保证挂钩粘得牢固，墙面必须干燥无尘。墙面有水，挂钩就粘不住。”而人体环境湿的。”欧阳宏伟说，”尤其是血管破裂处，流动的血液冲击伤口，普通的’胶水’还没粘碰上可能就被冲走。”

双交联网络和湿面粘附原理示意图

新发明的生物胶Matrix Gel成分接近人体结缔组织中胶原蛋白与糖胺聚糖的比例。在紫外光照射后，不但能使生物胶在 1 秒内就实现固化，固化后的胶体还具有较强湿面粘附和力学性能。

这一创造性的设计，让“胶水”就能在活动的、湿面的组织上应付自如。实验表明，补心“胶水”的粘附力可以抵抗290mmHg的压力，远高于常规收缩血压( 60–160mmHg)。

耗时＜20秒！搏动的猪心被成功修复

猪的心脏大小与结构与人的心脏最为接近，跳动心脏大出血是目前最难止的血。研究人员在猪搏动的心脏上穿了一个6毫米直径的孔，鲜血喷溅而出。这时，研究人员在伤口挤入Matrix Gel，再用一束紫外光进行照射，几秒钟之内，血止住了。

猪的心脏进行制造伤口、注射生物胶、紫外照射等一系列操作，从注射生物胶到止血整个过程不超过 20 秒，且无需再缝合。可以看出这个止血操作高效便捷，在注射凝胶后马上紫外照射会很快实现止血。

在无需缝合的状态下，创口得到了完美闭合，术后，研究小组对参与实验的猪进行了为期两周的恢复期检测，术后解剖发现，猪的心脏伤口密封完好，也没有观察到坏死和大的炎症，说明这种生物胶的生物相容性良好。

心脏止血过程实拍

从动物实验的角度来说，这是心脏外科止血的一次革新。在此之前，研究团队已经在猪肝脏大面积出血，猪颈动脉破裂等情况下测试Matrix Gel的性能，均显示了良好的修补性能。”于是我们想试试，对于难度最大的心脏破裂，Matrix Gel的能力如何。”欧阳宏伟说。

除了湿面修补这一挑战外，新型的水凝胶还体现了一定的强度。这种胶水能抵抗血液压力和心脏跳动的收缩压，同时，受紫外光控制的成胶过程，也让修补过程变得易于操控。

此外，这个生物胶易于降解。大鼠实验中，7 天后植入物残留为 82.5 ± 5.5%，56 天后仅剩余 20.0 ± 5.0%。降解产物为氨基酸和糖类，能被人体吸收利用。

万能的生物”胶水”？

在许多外科手术中，术后止血工作繁琐而艰巨，也是手术风险的敏感环节。 在临床上，用来止血的药物、材料有10多种，速度较慢。对于动脉和主要脏器大出血没有有效的快速止血手段。很多时候医生能做的只有等待。外科医生希望这项技术能够早日走向临床，解决外科手术普遍的难题。

“不仅仅是修补血管、心脏，外科医生在很多情况下都在’补漏’，他们需要趁手的材料。”欧阳宏伟说，Matrix Gel是通过对FDA认证的天然蛋白和多糖进行改性而来，具有很好的生物相容性。

“它有可能用于其他很多组织修复。”洪逸认为，由于这种材料方便注射，这为体外进行内组织修复提供了可能。甚至是普通伤口，也可以通过小手电样装置光触发紫外线而快速方便的使用。目前许多液体创可贴产品涂上后也需要干燥等过程，相比之下，这种方式可以减少涂上材料后的等待时间。研究团队需要完善的就是设计微型化的一次性使用装置。

“下一步，我们研发出强度更好，也更便于操控的胶水。”欧阳宏伟说。这个材料已经申请了多项中国专利和国际专利。研究团队下一步计划将其转化为可临床医用的医疗器械产品来造福社会，降低因无法有效控制出血造成的死亡率以及血液制品的消耗量。

本文来源：浙江大学学术委员会、DeepTech深科技

本文编辑：浙江大学微讯社 贺露瑶 施维凯

责任编辑：周亦颖