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堪稱究極創可貼，這一技術有望最終完全替代手術縫線。圖片來源：吳晶晶
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文｜杜晨 編輯｜VickyXiao
強力膠帶(duct tape)，被工友們戲稱為「一切問題的卍解」。
在任何需要打包、粘合、密封的場景下：
強力膠帶都可以完美勝任：
一片不夠？那就再來一片……
在這種工業和修理的場景當中，強力膠帶已經證明了自己不可或缺的地位。然而，一群來自麻省理工學院 (MIT) 的學生和教授，一直在思考一個問題：
有沒有可能，發明出一種用於醫療救護的強力膠帶？
有人可能要說了：創可貼不行嗎？
其實創可貼只是一小塊附着在粘性塑膠上的紗布，本身止血能力很有限，只是對傷口形成一定程度的抗菌保護，略微加速創口癒合。
此外創可貼只能針對小傷口。太長的傷口，則必須要用到手術縫線來進行縫合。
而這支 MIT 團隊構思的，比創可貼要厲害得多，而且還要能夠替代手術縫線。
他們想要實現的效果，就像下圖這樣，膠帶直接拍上去，就能夠快速止血，實現縫合：
經過多年研究，他們終於做到了。
| 「究極創可貼」，完美替代縫線
近日，《科學轉化醫學》期刊刊登了來自 MIT 趙選賀教授團隊的論文《市售生物黏附補片用於胃腸道缺損的無縫修復》（An off-the-shelf bioadhesive patch for sutureless repair of gastrointestinal defects）。
該論文描述了一種全新的膠帶式生物粘合材料，對於胃腸道以及其它內臟破損的修復效果較好。團隊已經在小鼠等活體動物上進行了測試，結果非常令人滿意，可以完全替代縫線，實現傷口無線縫合。
並且，這種膠帶也可以擴大尺寸，用於大型動物，甚至人類的器官外科創傷修復。
看起來真的跟透明膠差不多：
膠帶分為兩層：上層為可生物降解的親水性聚氨酯(PU)，用於避免和周圍組織粘合；下層為聚丙烯酸 (PAA) 生物粘合劑——PAA 材料其實大家應該不陌生，它過去經常被用在尿布上。尿不濕能夠粘在寶寶屁屁上，而且還能保證「不濕」，就是因為 PAA 的粘性和吸水性……
然而，將此類材料做成膠帶的形式，用於外科傷口的快速縫合，這還真是第一次……
在過去，傷口縫合需要消毒和擦乾，皮膚表面的水分會嚴重影響傷口處理產品的效用。因而在過去，濕潤的傷口只能用線來縫合。
然而，有線縫合併不是完美的：穿線的縫針會造成二次傷害，縫合後的創口也無法保證完全的氣密和水密性。
而 MIT 研發的這款粘合片(下圖中的 GI patch)，操作方式非常簡單，就像強力膠帶一樣，貼上去就行，彈性也很好，使用過程中和使用之後，都不會對傷口造成二次傷害，還能保證氣密和水密性。
更重要的是，這款膠帶可以在未擦乾的傷口上直接使用，在幾秒鐘的時間裡就能立刻粘合；在縫合操作完成後的幾小時到幾周內，粘合力仍然能夠保持。
這種抗水能力，是市面大多數醫用粘合劑和傷口處理產品難以企及的。
下面視頻展示了這款手術級強力膠帶。實驗者在傷口表面和附近噴灑了大量的鹽水，但並未對膠帶的粘合力和氣密性帶來影響。提醒：視頻畫面具有一定刺激性，請謹慎觀看。
研究團隊成員之一陸賢宇 (Hyunwoo Yuk) 表示，「我們認為這種手術膠帶是很好的基礎技術，有望被製成一種真正的，可以買到的產品，」
「外科醫生可以像他們在非外科領域使用膠帶一樣使用它。使用也不需要任何的準備或實現步驟，只要拿出來，打開，就可以立即使用。」
| 華人團隊潛心多年，研究生物材料
毫無疑問，這項技術具有極大的人道主義意義，和廣闊的商業前景。但值得一提的是，它的背後，是一批華人科學家多年潛心研究的心血。
這項研究的第一作者為華裔研究員吳晶晶。她是安徽安慶人，華中科技大學碩博連讀，師從楊祥良和萬影教授這兩位納米技術方面的專家，主要研究方向為溫敏水凝膠應用於骨頭和軟骨的缺損修復。她在華科期間發表5篇 SCI 論文，還曾獲得德國艾朗根-紐倫堡大學博卡契尼實驗室的聯合培養。
吳晶晶後來加入了 MIT 機械工程系，目前在趙選賀課題組擔任博士後研究員，研究方向為生物黏附材料應用於軟組織的缺損修複方向，在合成材料應用於外科損傷修複方面進行了更為深入的研究。
而吳晶晶在 MIT 所在課題組的負責人趙選賀，更是一位軟性材料方面的世界級專家。
趙選賀2003年畢業於天津大學，前往北美深造，先後於06年和08年在卑詩大學和哈佛大學完成碩士進修，於09年在哈佛機械工程學院獲得了博士學位。他後來於2014年加入 MIT 機械工程系擔任副教授。
目前，趙選賀已經升任教授和 George Hatsopoulos 學者，還在 MIT 創辦了自己的課題組，從事軟性材料，特別是生物粘合劑、用於機器人的仿真皮膚等方向的研究。
2016年，趙選賀團隊在《自然-通信》期刊發表文章，展示了一種能夠有效防止水凝膠脫水，使其保持濕潤、靈活和彈性的複合材料。
該技術屬於合成皮膚領域的關鍵底層創新，短期有望應用於藥物傳輸繃帶、隱形眼鏡等可穿戴醫療設備，長期來看對於機器人有很大意義，能夠開發出具有生物功能和特徵的機器人軟性皮膚。
與此同時，醫療也是趙選賀一直關注的重要領域。
實際上今天我們看到的這款手術級強力膠帶，其最初版本發布於2019年10月。當時，趙選賀團隊將生物粘合劑做成了雙面膠，形狀大小更接近創可貼。在實驗中，這種雙面膠創可貼能夠在幾秒鐘內對生物組織實現粘合，可以用於傷口快速縫合。
雙面膠能夠將兩片軟組織快速粘合 圖片來源：MIT
不過，趙選賀團隊後來和外科臨床專家進行了很多交流，得到了一個重要的反饋：在外科臨床領域並沒有特別多的粘合兩片軟組織的需要。
反倒是有很多醫生和護士表示，對於他們來說，對內臟破損的快速縫合修復一直是個難題。比如，胃部和腸道的破損需要用縫線來進行縫合，事後容易引發感染和疤痕，甚至可能因為斷線而出現漏洞，造成嚴重的二次損傷。
「不妨把這個技術，做成內臟破損的『創可貼』？」有人建議。
團隊重新投入了研究，對2019年版本的雙面膠進行調整，將粘合劑配方中的明膠、甲殼素換成了聚乙烯醇。新的配方能夠保證粘合劑穩定性可以維持超過一個月，並且成品膠帶的韌性等各項特徵，最大程度接近人體的內臟本身。
這樣的「內臟創可貼」，既不會太軟容易破損，也不會太硬，限制了內臟活動，降低修復效果。
在2020年，趙選賀已經和幾位課題組成員共同創辦了一家創業公司，以求繼續這一技術的進步，並且加快商業化的進程。
該公司名為 SanaHeal，投資方包括 MIT Deshpande 科技創新中心、MIT VMS（風投輔導加速器）、日本知名醫療器械集團旭化成 (Asahi Kasei) 旗下的卓爾公司等。
未來，SanaHeal 計劃申請美國食藥監局（FDA）批准，將該技術正式投入到臨床測試中。
趙選賀表示，「我們所研究的，正是在身體內部這一極具挑戰環境裡的黏附這一基本力學問題。全世界每年縫合胃腸道缺陷的手術數以百萬計，而縫合泄漏率在高風險病人中高達20%。我們的膠帶有望解決這個問題，拯救成千上萬的生命。」
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