[PNAS] 水凝胶网状复合材料用于伤口闭合
外科补片是一种广泛应用于外科手术的医用编织物，为组织器官提供永久性或临时性力学支撑。在使用时，外科补片需要被固定在缺损或病变的组织区域上以进行修复或重建。传统固定方法采用缝线、缝合钉或螺旋钉等穿透组织的方式来实现，过程耗时且容易引起神经损伤及慢性术后疼痛等并发症。利用粘接这一非穿透手段来实现固定被认为是一种理想的替代方法。然而，目前用于补片粘接的商用组织胶水（如纤维蛋白胶等）与组织间的粘接较弱，只能被粘贴于承受较小应力的组织区域，大大限制了其应用范围。因此，迫切需要赋予医用外科补片以一新的属性：对生物组织的强力强粘接特性。
图1. 水凝胶网状复合材料（HMC）的设计和潜在优势：（A）HMC的示意图。在HMC中，水凝胶和手术网形成拓扑纠缠。水凝胶具有两种类型的长聚合物链：I型聚合物形成共价网络，II型聚合物带有用于粘附到组织的官能团。当HMC接触组织时，水凝胶和组织通过互补的官能团粘附。使用三种材料闭合伤口：（B）HMC、（C）缝合线和（D）组织粘附水凝胶。
基于此，针对这一问题，西安交通大学航天航空学院卢同庆教授和哈佛大学锁志刚院士合作开发了一种水凝胶复合材料（Hydrogel-meshcomposite，HMC）。通过将组织黏附水凝胶与医用补片复合，可以牢固而稳定地粘附在组织上。此外结合水凝胶及外科补片的优点，如生物相容性、对水及小分子的可渗透性，高的面内刚度及低的弯曲刚度等。这种水凝胶复合补片在组织的无缝线创口闭合中表现出巨大的应用潜力，特别是在高压或大张力下的组织上。关工作以“Hydrogel–mesh composite for wound closure”为题发表在Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 上。
图2. 粘附在受伤组织上的HMC的机械测试；（A）测量爆破压力的实验装置；（B）HMC和（C）纯水凝胶的照片粘附在带有孔的组织上并受到压力；（D）实验示意图和测量的HMC和纯的应力-应变曲线。