利用用激光活化的一種絲綢和金納米材料成功修復(fù)了動(dòng)物身上的傷口

在“星際迷航：下一代”中，指揮官Riker有著令人印象深刻的頭部受傷的能力。對(duì)他來說幸運(yùn)的是，Crusher博士可以掏出“真皮再生器”——一種用彩色激光治愈皮膚傷口的手持式科幻工具——來給他處理傷口。

對(duì)我們來說幸運(yùn)的是，亞利桑那州立大學(xué)的Kaushal Rege及其同事正在開發(fā)一種與之基本上相同的東西。Advanced Functional Materials期刊上最近發(fā)表的一篇論文中，工程師們利用用激光活化的一種絲綢和金納米材料成功修復(fù)了動(dòng)物身上的傷口。

在這項(xiàng)概念驗(yàn)證性質(zhì)的研究中，該技術(shù)可快速封合豬腸道和小鼠皮膚上的軟組織傷口。例如，用在豬腸道上時(shí)，該技術(shù)對(duì)傷口的封合強(qiáng)度大約是傳統(tǒng)縫合線的七倍。

當(dāng)封合傷口時(shí)，縫合線、縫合釘或膠水經(jīng)常會(huì)引起諸如修復(fù)部位處出現(xiàn)滲漏和組織緩慢恢復(fù)之類的問題。Rege實(shí)驗(yàn)室的博士生及這篇論文的作者之一Deepanjan Ghosh說：“我們正試圖更快地封合傷口并使傷口更早痊愈?！?/p>

照片來源：Russell Urie/Advanced Functional Materials

該圖比較顯示了常規(guī)縫合、皮膚膠水封合及利用激光封合的傷口在受傷當(dāng)天和受傷2天后的效果。

要使用激光來封合皮膚傷口，必須使用某種光電轉(zhuǎn)換器來聚焦光的熱量。Rege的實(shí)驗(yàn)室選擇了金納米棒并將它們嵌入到對(duì)蠶繭進(jìn)行純化得到的絲蛋白基體中。一種名為絲素蛋白的絲蛋白與膠原蛋白相粘合，后者是能將人體皮膚細(xì)胞固定在一起的一種結(jié)構(gòu)蛋白。當(dāng)近紅外光照射金納米棒時(shí)，金納米棒會(huì)產(chǎn)生熱量并激活絲蛋白和膠原蛋白以發(fā)生粘合，形成堅(jiān)固的封條。

近紅外激光的工作波長約為800納米，足以加熱金納米棒而不會(huì)損壞皮膚。

工程師們制作了兩種圓盤形密封劑：一種不溶于水并用于潮濕環(huán)境，另一種用于干燥環(huán)境。第一種用于修復(fù)豬腸道樣本。當(dāng)該團(tuán)隊(duì)通過修復(fù)的腸道泵送有色液體時(shí)，激光活化的密封劑在防止液體逸出方面性能比傳統(tǒng)的縫合線或膠水好七倍。事實(shí)上，根據(jù)Ghosh的說法，利用激光修復(fù)的腸子的表現(xiàn)與正常的未損傷的腸子一樣好。

接下來，該團(tuán)隊(duì)在小鼠皮膚上測(cè)試了水溶性密封劑。該團(tuán)隊(duì)用小鼠皮膚上1厘米長的切口做了測(cè)試，與縫合線或皮膚膠相比，使用這種密封劑的封合方式在術(shù)后兩天帶來明顯更高的皮膚強(qiáng)度。而且，這種使用激光的封合方式費(fèi)時(shí)很少，只需要大約4分鐘時(shí)間。

由于近紅外光可以深入到組織中，Ghosh及其同事希望最終可利用這項(xiàng)技術(shù)修復(fù)血管和神經(jīng)組織，這些組織往往在體內(nèi)深處，對(duì)其進(jìn)行修復(fù)很費(fèi)時(shí)間。Ghosh說：“考慮到神經(jīng)或血管的尺寸，即使是訓(xùn)練有素的外科醫(yī)生，縫合工作也是很費(fèi)神費(fèi)力的?！?/p>

Ghosh期望絲金材料的成本不會(huì)過于昂貴，激光器可成為醫(yī)療中心納入預(yù)算的的一次性設(shè)備。

他們目前正在觀察這種利用激光的傷口封合技術(shù)可否在活老鼠身上經(jīng)受住檢驗(yàn)。如果情況良好，他們將轉(zhuǎn)向豬，最終可能轉(zhuǎn)向人。

Crusher博士會(huì)非常自豪！