新型止血材料 TA.ppt

新型止血材料TA ToughAdhesives 姓名 唐军 1 TA背景 2 TA基础结构 3 TA组成成分的选择 4 TA的性能以及应用 背景1 湿润和动态表面 包括生物组织 的粘附 在很多领域都很重要 现有粘合剂是带有细胞毒性的粘附在组织上 或者不能在潮湿的环境中使用 从组织修复 药物给伤口敷料和生物医学装置都迫切需要用到这种材料 现有的组织粘合材料主要是氰基丙烯酸酯 CA 图1 氰基丙烯酸酯胶黏剂的主要缺点如下 冲击性能差 尤以粘接缺乏柔软性材料时更为明显 耐热性差 未改性的产品只能在70 80 下使用 耐酸碱性及耐水性能极差 固化迅速 若未加以增黏 难用于充填性粘接 虽然对人体无毒 但对黏膜有一定的刺激性 针对氰基丙烯酸酯胶黏剂的缺点 主要从以下两方面对其进行了改性 交联共聚多采用加入增塑剂和与橡胶共聚的方法 Science杂志刊登一项最新研究 研制了一种新型止血材料TA ToughAdhesives 这种新型材料可以迅速粘连止血 同时又保持极高的组织器官强度 设计的灵感来源于一种由蛞蝓 Arionsubfuscus 分泌的防御粘液 它强烈地附着在表面上 这种鼻涕虫胶由坚韧基质体上具有互穿带正电的蛋白质和组成 图2 止血材料基本要求 TA是在两个基础要求上设计的 i 粘合剂作用的表面必须是负湿带电的组织的表面 必须在界面上形成共价键的同时符合动态的组织运动 ii 耗散基层必须要坚固 当界面受到压力时能有效地消耗能量 为了满足第一标准 采用带正电荷的伯胺基团桥联聚合物 伯胺在其力学和附着力方面起主要作用 这样的聚合物可以通过静电吸引力吸收组织表面 能使来自组织表面水凝胶基质的羧酸基团和伯胺基团共价结合 如果目标表面是可渗透的 桥连聚合物也可以渗透到目标表面 形成物理缠结和化学锚定粘合剂 为了满足第二个标准 通过使用水凝胶作为耗散基体来耗散能量 结构分析 粘合剂的设计 由粘合剂表面和耗散基质两层组成 前者通过静电相互作用 共价键和物理相互渗透与基体表面结合 后者通过滞后来放大能量耗散 两层协同地导致在湿表面上具有更高的附着力 粘附发生在几分钟内 血液不影响其粘合并与体内动态运动相容 见图 实现高附着力需要两种效应的协同作用 首先 粘合剂应与基材形成牢固的粘合 第二 粘合剂里面的材料衬底通过滞后耗散能量 第三 组织粘合剂还必须显示与体液以及细胞和组织的兼容性 A TA包含耗散基质 浅蓝色方形 由含有离子的水凝胶 钙 红色圆圈 和共价交联聚合物 黑色和蓝色线条 以及包含表面带有桥联粘合的伯胺聚合物 绿线 制成 桥连聚合物渗入TA和基层 浅绿色区域 当靠近裂缝 耗散区 橙色区域 消耗大量的能量作为藻酸盐链和钙之间的离子键离子断裂 藻酸盐 结构分析 桥联聚合物的选择 我们选择猪皮作为第一个模型组织 它与人类的皮肤非常类似 选择一个合适的桥联聚合物 测试五种聚合物 壳聚糖 聚丙烯酸 PAA 聚乙烯亚胺 胶原蛋白 和明胶 桥联聚合物渗透迅速进入水凝胶基质 形成一个带正电的表面 我们的然后将TA施用在猪的表皮上皮肤与压缩 并由此产生的粘附力通过粘附能量来量化 下图 C 水凝胶基质粘附能量随种类而变化 Alg藻酸盐 PAAm聚丙烯酰胺和Alg PAAm D TA与其他的比较粘合剂 CA 氰基丙烯酸酯 聚乙二醇类粘合剂 纳米粒子粘合剂 耗散基质层的选择 A 对不同组织 皮肤 软骨心脏 动脉和肝脏 表面粘着力 B 以PHEMA 甲基丙烯酸羟乙酯 PNIPAm 聚N 异丙基丙烯酰胺 PAAm 聚丙烯酰胺 和Alg PAAm 藻酸盐 聚丙烯酰胺 为主的水凝胶的粘着力 C 荧光素异硫氰酸酯标记的壳聚糖 FITC 壳聚糖 转化为PAAm水凝胶 皮肤和肌肉的穿透深度 在不同湿表面上的附着力 A TA在猪的皮肤的粘附动力学 B 有和没有接触到血液对猪的皮肤的TA与CA对比 C 有血液暴露的跳动的猪心脏体内试验图 粘附性能随时间的变化 D 体外细胞相容性通过定量人皮肤纤维细胞的活力来比较 E 通过植入老鼠皮下评估体内生物相容性 A TA被用作组织粘合剂 在剥离之前TA粘持肝脏 并维持其最初长度的14倍 粘附性能和生物相容性 B 当心脏的膨胀时改变压力 TA密封胶防止液体 红色 泄漏 C 在有塑料 TA 和没有塑料 TA B 的情况下测量破裂TA密封胶的压力 D 使用TA作为止血敷料 在大鼠肝脏深伤口上 用TA封口以阻止血液流量 标有红色箭头 E 在不处理伤口 用TA止血和外科伤口处理三者失血对比 作用生物组织后粘附性能 TA可用于组织修复 既可以是预先形成的贴片 也可以是可注射的溶液 AT的使用方法 它的细胞组织相容性虽然良好 但还是有轻中度的炎症反应 AT的缺陷 谢谢 问题 1为什么粘合剂作用的表面必须是负湿带电的组织的表面 由于细胞膜的缘故 细胞膜的主