摘要：我们的肺就像两个能够收缩舒张的“气囊”，“气囊”如果漏气，就会引起气胸，严重者有丧命的风险。目前，我们治疗气胸的主要方式是缝合或钉合，但这种方式很难完全密闭伤口，肺仍有很大的“漏气”风险。虽然临床医生会在缝合/钉合部位涂抹生物胶水加固，但用于内脏的胶水强度弱，
我们的肺就像两个能够收缩舒张的“气囊”，“气囊”如果漏气，就会引起气胸，严重者有丧命的风险。目前，我们治疗气胸的主要方式是缝合或钉合，但这种方式很难完全密闭伤口，肺仍有很大的“漏气”风险。虽然临床医生会在缝合/钉合部位涂抹生物胶水加固，但用于内脏的胶水强度弱，封堵效果不够理想。
在位于华南理工大学的国家人体组织功能重建工程技术研究中心，施雪涛教授团队历时10年创新研发了一款新型高强度可降解胶水，无需预先缝合/钉合，只需在肺部伤口上涂抹，便能实现100%的气胸修复（动物试验层面）。不仅如此，在骨折或其他脏器破损时，只需要调节一下胶水的配比，即可达到“缝合”伤口的效果。
本期《科技周刊》，我们来到施雪涛教授的实验室，一探这一新奇的生物胶水。
昔日肺部手术痛点：
缝合钉合漏气 医用胶粘不牢
据介绍，在我国，肺癌发病率在所有肿瘤中居首位，很多肺癌患者需要手术治疗。肿瘤切除后，一般要进行缝合或钉合，但就算缝或钉得再牢，仍会出现漏气。根据《新英格兰医学杂志》的报道，部分肺癌患者手术出院后不久便死亡，大部分死因不是手术问题，而是突发气胸，来不及抢救。
“医学上一直没有特别好的手段能100%解决气胸。”施雪涛介绍，气体分子远远小于液体分子，缝合线或金属钉可以阻止血液，但阻止不了漏气，传统的医用胶水成分主要是水凝胶或纤维蛋白胶类，固化后呈果冻似的黏稠状，力学性能较差，且在人体内降解太快，无法长期封堵伤口。
此外，肺是时刻处于动态的器官，对封合物的力学要求很高，也让传统胶水“无力应对”。还有一类医用胶水是医用502胶，力学性能很好，但具有一定毒性，至今无法在体内使用，只能用于皮肤表面。
十年研发新型胶水：
能降解 强度高 安全无毒
针对这些痛点，从2015年开始，施雪涛团队在国家人体组织功能重建工程技术研究中心的项目支持下研发新型胶水。“我们的胶水必须满足三大条件，一是材料能降解，二是力学性能强，三是安全无毒。”
团队相中了一种聚氨酯材料，此前，这种高分子材料在工业中应用广泛，在医学上也可用于人工血管，其优势是力学性能非常好，生物安全性好，但缺点是不能降解，常以固态的形式存在，也无法直接用来黏合伤口。
经过十年攻关，团队研发出多项专利技术，终于攻克了聚氨酯的降解和液化难题，并生产出国内第一款聚氨酯医用黏合剂。这一技术完全颠覆了以前做胶水的理念，“传统的胶水固化后，内部90%是水，我们的聚氨酯胶水则以高分子、不含水的状态出现，固化后完全疏水。
此外，它给肺提供的张力与缝合线相当。这款胶水可与体内组织里的胶原发生反应，黏合力很强，可以把血液和气体封堵在组织内，它的力学性能比市面上所有用于体内的医用胶水要强。”施雪涛介绍，在动物对照试验中，缝合线+普通医用胶水对气胸的封堵效果约为65%~75%，使用医用聚氨酯胶水在动物身上进行试验，封堵效果达100%。
如今，医用聚氨酯胶水已经完成了工业化放大，可以实现年产100万支的产能。
聚氨酯胶水
团队向记者展示了这款胶水，这是一个双管结构，一边放聚氨酯预聚物，另一边则是固化剂，它们需要在一定温度下保存，以保持液体状态。在进行手术封堵时，医生推动推杆，两边的液体就可以通过螺旋针头挤出来，并很快发生固化。“胶水即拿即用，相比需要配比冲调的胶水，简单方便，大大降低了医生的工作量。”
性能时间按需调节
一管胶水解决多种手术难题
除了封堵肺部破损，这款胶水还可以实现力学性能和凝固时间可控。施雪涛介绍：“目前，我们能够通过调节胶水的力学性能，使其用于各种手术、创伤后的止血封闭，从很软的脑组织、心肺组织到很硬的骨组织，几乎涵盖人体大外科的所有器官组织。”
动脉大出血需要紧急封闭，调控后的胶水可以实现10秒钟固化，实现快速封堵。骨组织对力学性能的要求很高，医生在做手术时需要对骨骼塑形，所以固化时间设为3—5分钟，固化后，胶水的力学强度可调整到松质骨的水平。通常来说，骨组织要一年半才能完全长好，可将胶水调节到一年半左右完全降解，这样新骨就生长出来了。“我们做过羊的骨折胶水修复实验，羊术后很快可以下地走路。”
“至于肺组织，肺结节、肺癌患者伤口愈合时间约为2—3个月，我们的胶水3—4个月可完成降解，并在体内就代谢成氨基酸、醇类物质和二氧化碳，随着人体代谢排出体外。”施雪涛说。
团队还针对一些特殊器官组织对胶水进行优化。“如肠组织，做肠炎、肠癌局部切除后，如果只手术缝合，会存在组织液渗漏到腹腔风险，导致术后肠粘连。如果是用调节后的胶水，完全可以把组织液封堵住，避免肠粘连的发生。”在剖腹产手术时，因为从腹部皮肤到子宫共有7层组织，术后易发生组织错位，组织液渗漏。如果在手术中搭配使用可降解的缝合线和胶水，可以防止每一层组织液往外渗。
成果转化阶段
准备临床使用
团队与多家医院合作，利用AI模型调控配比，制作出不同凝固时间、力学性能和降解时间的胶水。
“10年来，我们积累了1万多组胶水的力学数据，借助AI工具进行分析，就可以调配出我们想要的胶水。”施雪涛介绍，胶水的力学性质、凝固时间等与6种主要成分相关，通过不同比例混匀，能够得到不同强度的胶水，以应对严重的交通事故、自然灾害等带来的大创面出血急救。
“我们已和医院联合开展动物实验，如利用胶水对受损的猪表皮、肌肉、肋骨、肺等多组织器官进行修复。实验效果很好，手术时间也得到了缩短。”施雪涛说。
据介绍，目前，聚氨酯胶水已进入成果转化阶段，建立了标准化的生产车间，准备临床应用。
目前，国内的大型药企也看好施雪涛团队的研究成果，“药企拿我们的胶水进行实验，认为我们的胶水力学性能过硬。虽然医用胶水还未在国内普及，但使用胶水是一个趋势，我认为这是一个很好的发展方向。”
堵塞“粮道”“饿死”癌细胞
在广州，科学家们还通过科研攻关，将胶水制成封堵血管的新材料，达到“饿死”癌细胞的效果。
在广东粤港澳大湾区国家纳米科技创新研究院孵化的纳米医用凝胶制造商广纳安疗科技有限公司，记者见到了一款温敏纳米医用凝胶。据介绍，这一创新医疗器械被用于全国的200例肝癌患者的临床试验，“我们快完成患者入组了，目前的治疗效果符合预期。”企业负责人李涵说。
温敏纳米医用凝胶有何作用？李涵介绍，针对肝癌、肾癌等血供丰富的肿瘤，通过阻塞提供养料的血管，从而“饿死”肿瘤。
目前，市场上的肿瘤栓塞剂主要分为固体栓塞剂和液体栓塞剂。但固体栓塞剂流动性差，无法进入末梢小血管；液体栓塞剂流动性虽好，但很容易被血液冲掉，无法起到封堵作用。此外，传统栓塞治疗往往会导致患者的疼痛加剧。
相比之下，温敏纳米凝胶在较低温度下呈液态，其中包含了非常多的纳米凝胶颗粒。随着凝胶温度升高到人体体温，其中的纳米颗粒就会从亲水状态变成疏水状态。纳米凝胶团聚在一起，由液体变成固体，实现对肿瘤血管的适形栓塞，从而实现良好的栓塞血管功能。
2024年1月，这款温敏纳米凝胶栓塞剂率先在云南省肿瘤医院针对多名肝癌中晚期患者进行了临床试验。其中，有1位患者的肿瘤直径9.8厘米，经过纳米凝胶的栓塞治疗之后，肿瘤已完全消失。另有多名患者肿瘤的体积缩小了50%以上，或肿瘤得到有效控制。此外，这些患者在进行完治疗后，没有出现常规栓塞剂造成的疼痛现象。
李涵介绍，目前公司年产25万支温敏纳米凝胶栓塞剂，足够覆盖中国患者的需要。
大院大所谈创新
呼吸介入液氮冷冻治疗肺结节
未来，我们除了有望用神奇的胶水来填补肺结节手术带来的肺部破损，新的肺结节治疗手段也正应运而生。
近日，广州实验室在广州医博会上展示其突破性成果，在广州实验室专题展区，记者就看到了一项呼吸介入液氮冷冻治疗肺周结节的创新成果。这项技术以液氮为制冷剂，通过支气管镜将球囊冷冻探针精准送达肺周结节部位，利用球囊产生的超低温（约-145℃）使病变组织快速冻结并形成冰晶，从而冻死肿瘤细胞。同时利用冷冻消融诱导较强的免疫反应，通过冷冻消融与免疫治疗相结合，为肺癌的治疗提供更多机会和方案。
广州实验室展台的工作人员告诉记者，这项技术可实现微创精准，快速恢复，患者术后无明显出血，恢复周期显著缩短；此外，可与支气管镜导航机器人配合，实现全肺实质的可视定位和精准治疗。
来源：黄河新闻吕梁频道
