为什么我们需要更好的“生物胶水”？

在手术中，医生常常需要快速止血、封闭组织缺损、修补血管或脏器穿孔。理想的医用粘合剂应该满足：

• 能在潮湿、出血的环境下粘附（湿组织粘附）

• 快速成胶（几秒内）

• 生物相容性好，不引发免疫反应

• 可注射，适合微创手术

• 机械强度高，能承受血压或组织形变

然而，目前临床使用的明胶-间苯二酚-甲醛胶水存在明显缺点：生物安全性差（可导致肝脏毒性）、易引发免疫反应、无法缓释药物。

人体内的弹性蛋白赋予了皮肤、血管、肺等组织优异的弹性和伸展性。但天然弹性蛋白提取困难，产量低。科学家通过基因工程合成了类弹性蛋白（ELP）——由重复的短肽序列组成，具有类似弹性蛋白的功能。但传统ELP丧失了天然弹性蛋白的交联特性，机械强度不足。

南京大学团队设计了两类基因重组类弹性蛋白（称为类弹性蛋白A和B），它们分别含有氨基（-NH₂）和羧基（-COOH）残基。混合后，两者可通过异肽键自发交联，形成稳定的蛋白网络。同时，团队引入了两种四臂聚乙二醇（PEG）衍生物：

4-arm PEG-NH₂（含氨基）

4-arm PEG-OPA（含邻苯二甲醛基团）

OPA基团可与组织表面的蛋白质氨基快速共价结合，实现湿组织粘附；同时，PEG网络与类弹性蛋白网络互相穿插，大幅提升机械强度。整个过程无需任何催化剂，在-20°C至室温下1秒至1分钟内即可完成成胶（见下图）。

实验材料与制备方法

1. 类弹性蛋白的制备（基因工程）

质粒载体：pQE-80L

宿主细胞：大肠杆菌

诱导表达：25°C培养12-20小时

纯化：钴离子亲和树脂 + 透析 + 冷冻干燥

分子量：类弹性蛋白A ~48 kDa，B ~73 kDa

2. 水凝胶的配制（以实施例2为例）

混合后，在25°C下1秒即形成水凝胶。

3. 质量百分含量范围

类弹性蛋白A：0.2% ~ 2.6%

类弹性蛋白B：0.06% ~ 0.8%

4-arm PEG-NH₂：1% ~ 25%

4-arm PEG-OPA：1% ~ 25%

五、实验结果：数据令人惊艳

1. 机械强度与粘附性能

2. 直观展示：悬吊1 kg砝码

水凝胶粘附在分离的主动脉内膜与外膜之间，可以悬吊起1公斤重的砝码，证明其极强的粘附力。

3. 生物相容性

将水凝胶注射入小鼠腹腔，4周后取心、肝、脾、肺、肾进行病理分析，未见任何器官损害。证明材料无毒、无免疫原性。

4. 动物模型验证

（1）主动脉夹层（大型动物猪）

模型：手术制备主动脉假腔（长度4 cm）

处理：注射1 mL水凝胶至假腔，缝合外膜

结果：术后CTA证实假腔完全闭合，夹层治愈

（2）胃穿孔（离体猪胃 + 活体小鼠）

离体猪胃：直径5 mm穿孔，水凝胶1秒封堵，无液体泄漏

活体小鼠：直径3 mm穿孔，水凝胶封闭后无胃内容物流出

（3）肺漏气（离体猪肺）

制备10 mm穿透性破口，水下通气可见气体泄漏

注射水凝胶后完全止住漏气

类弹性蛋白水凝胶具有以下突出优势：

✅超快成胶：1秒内完成，适合急救和微创手术

✅湿组织强粘附：可在血液、组织液存在下牢固粘合

✅高机械强度：可承受超过100 kPa爆破压，满足主动脉等高压环境

✅可注射使用：通过针头注入不规则或深部创面

✅优异生物相容性：无细胞毒性，不引发免疫反应

✅长期稳定：共价键交联，不易降解，适合慢性疾病治疗（如主动脉夹层）

该材料不仅可用于创口止血、组织粘合、脏器穿孔修补，更有望取代传统的主动脉置换手术，减少死亡率、并发症和感染风险。

本文专利CN 121758597 A

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