麻省理工学院的研究人员设计出一种有效的生物相容性胶水，可封闭伤口并止血。
涂抹后，这种胶水可在15秒内形成紧密封闭，即使在覆盖血液的表面上也同样适用。
这种物质受到藤壶的启发。藤壶拥有一种天然粘合剂，使其能够在潮湿、湿滑的条件下附着在岩石上。
受藤壶用于附着岩石的粘性物质启发，麻省理工学院的工程师设计出一种强力的生物相容性胶水，能够封闭受伤组织并止血。
这种新型膏体即使在表面覆盖血液时也能附着，涂抹后约15秒内即可形成紧密封闭。研究人员表示，这种胶水有望为治疗创伤性损伤以及在手术中协助控制出血提供更有效的方法。
“我们正在解决一个在具有挑战性的环境中的粘附问题，这个环境就是人体组织潮湿、动态的环境。同时，我们也在尝试将这一基础知识转化为能够挽救生命的实际产品。”麻省理工学院机械工程及土木与环境工程教授赵选和（Xuanhe Zhao）说道，他也是本研究的资深作者之一。
克里斯托夫·纳布齐克（Christoph Nabzdyk）是明尼苏达州罗切斯特梅奥诊所的心脏麻醉医师及重症监护医师，同时也是本论文的资深作者之一。该论文今日发表于《自然·生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering）。麻省理工学院研究科学家尤玄宇（Hyunwoo Yuk）和博士后吴晶晶（Jingjing Wu）是本研究的第一作者。
源自自然的启发
赵选和表示，如何止血是一个长期存在、尚未得到充分解决的问题。缝合线通常用于封闭伤口，但缝合过程耗时较长，在紧急情况下，急救人员通常无法完成。在军人群体中，失血是创伤性损伤后的首要死因；在普通人群中，失血则是创伤性损伤后的第二大死因。
近年来，一些能够止血的材料（也称止血剂）已实现商业化。其中许多产品为含有凝血因子的贴片，可帮助血液自行凝结。然而，这些产品需要数分钟才能形成封闭，且并非总能有效处理大量出血的伤口。
赵选和的实验室多年来一直致力于解决这一问题。2019年，他的团队研发出一种双面组织胶带，并证明其可用于闭合手术切口。这种胶带受蜘蛛在潮湿环境中捕捉猎物所用粘性材料的启发，含有带电荷的多糖，能在近乎瞬间吸收物体表面的水分，清出一小块干燥区域，使胶水得以附着。
此次，研究人员在开发新型组织胶水时再次从自然界获得灵感。这次，他们将注意力集中在藤壶上。藤壶是一种小型甲壳类动物，会附着在岩石、船体，甚至鲸鱼等其他动物身上。这些表面潮湿且往往污浊，使粘附变得困难。
“这引起了我们的注意，”尤玄宇说，“这非常有趣，因为要封闭出血组织，你不仅要应对潮湿，还要应对流出血液带来的污染。我们发现，这种生活在海洋环境中的生物，正在做的事情与我们应对复杂出血问题所需做的事情完全相同。”
研究人员对藤壶胶水的分析显示，其具有独特的成分。帮助藤壶附着于表面的粘性蛋白质分子悬浮于一种油中，这种油可排斥水分及表面上的任何污染物，使粘附蛋白能够牢固地附着于表面。
麻省理工学院团队决定通过改良其先前开发的一种粘合剂，尝试模仿这种胶水。这种粘性材料由一种名为聚丙烯酸的聚合物与一种名为NHS酯的有机化合物组成，后者提供粘附性，此外还含有壳聚糖（一种可增强材料强度的糖类）。研究人员将这种材料的薄片冷冻，研磨成微粒，然后将这些颗粒悬浮于医用级硅油中。
当所得膏体涂抹于潮湿表面（如覆盖血液的组织）时，油能够排斥血液及其他可能存在的物质，使粘合微粒发生交联，并在伤口上形成紧密封闭。研究人员在大鼠实验中表明，在施加胶水后的15至30秒内，只要施加轻微压力，胶水即可凝固，出血也随之停止。
研究人员表示，相较于他们在2019年设计的双面胶带，这种新材料的一大优势在于，膏体可以塑形以贴合不规则伤口，而胶带则更适合闭合手术切口或将医疗器械固定于组织上。吴晶晶说：“可塑形的膏体能够流入并贴合任何不规则形状，并将其封闭。”“这使使用者可以根据各种不规则出血伤口的形状进行调整。”
更好地控制出血
在猪的实验中，纳布齐克及其在梅奥诊所的同事发现，这种胶水能够迅速止住肝脏出血，其效果明显快于他们用于对比的商业止血剂，速度更快，效果也更好。即使给猪注射强效抗凝剂（肝素），使血液不会自发凝结，该胶水依然有效。
他们的研究表明，封闭结构可保持完整达数周，使下方组织有时间自我修复；此外，该胶水引起的炎症反应很轻微，与目前使用的止血剂所引起的炎症相似。这种胶水会在数月内在体内缓慢被吸收；如果外科医生在初次施用后需要再次手术修复伤口，也可以通过施用溶解液将其提前移除。
研究人员目前计划在更大的伤口上测试这种胶水，希望借此证明该胶水可用于治疗创伤性损伤。他们还设想，该胶水可在外科手术中发挥作用，因为外科手术通常需要医生花费大量时间控制出血。
“从技术上讲，我们已有能力完成许多复杂的手术，但在迅速控制尤其严重的出血方面，我们的进展并不那么快，”纳布齐克说。
另一种可能的应用是帮助止住因血管内留置塑料导管而发生的出血，这类导管包括用于动脉或中心静脉置管的导管，以及用于体外膜肺氧合（ECMO）的导管。在ECMO过程中，机器会将患者的血液泵出体外进行氧合。该技术用于治疗严重心脏或肺功能衰竭的患者。导管常会留置数周或数月，而插管部位的出血可能导致感染。
研究人员已获得麻省理工学院德什潘德中心（Deshpande Center）的资助，以推动其胶水的商业化进程；他们希望在完成更多动物模型临床前研究后实现这一目标。该研究还获得了美国国立卫生研究院、美国国家科学基金会、美国陆军研究办公室（通过麻省理工学院的士兵纳米技术研究所）以及Zoll基金会的资助。
