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  • 我校游正偉教授團隊在生物醫用彈性體領域取得新進展:自愈合材料革新體內醫學應用

    索取號:發布時間:2021-08-03瀏覽次數:0

    近日,我校材料學院游正偉教授團隊,和上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院心臟外科趙強、葉曉峰主任醫師團隊合作,在自愈合材料革新體內醫學應用領域取得新進展。他們在《自然·通訊》(Nature Communications)在線發表題名為:Self-healing polyurethane-elastomer with mechanical tunability for multiple biomedical applications in vivo (具有力學可調性的自愈合聚氨酯彈性體用于多種體內生物醫學應用)的研究論文。上海交通大學趙強、葉曉峰主任醫師和游正偉教授為論文的共同通訊作者,上海交通大學博士研究生姜晨煜和我校材料學院博士研究生張璐之為論文的共同第一作者。

    自愈合材料是一種“有生命”的材料,在損傷后,能夠像人類的皮膚一樣自行愈合,恢復其原有的結構和功能,可以大大延長材料的使用壽命、提高材料的使用安全性、降低材料的維護成本。因此,自愈合材料在汽車涂層、可穿戴電子、軟體機器人等諸多領域顯示出巨大的應用前景。大多數材料的愈合過程需要額外的刺激(如加熱,紫外光等),這些刺激對于生物體而言是有害的,難以在體內實施。因此自愈合材料的體內醫學應用研究很少,尚未見真正利用材料的自愈合性來解決體內組織修復的報道。聚肟氨酯是近年來新興的自愈合材料,游正偉教授團隊在該領域開展了一系列工作,實現了其室溫自發自愈合,證明了其多重化學轉化等特點,研制了強韌自愈合材料,并基于其建立了3D打印愈合組裝策略便捷構建復雜結構,設計了可任意編程的驅動器等(Adv. Mater. 2019, 31, 1901402; Adv. Funct. Mater. 2019, 29, 1901058; Mater. Chem. Front. 2019, 3, 1833; Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2008328; Sci. China Mater. 2021, 64, 1791; Macromolecules 2021, 54, 4081; Chinese J. Polym. Sci. DOI: 10.1007/s10118-021-2625-9)。在此,作者進一步設計了一種力學可調、生物相容、生物可降解,在生理環境下具有出色自發自愈合性的聚肟氨酯彈性體。在體內病變處原位愈合組裝構建修復器件,代替縫合線和金屬絲在傳統腹主動脈瘤、神經接合和胸骨固定手術治療中的功能,有效避免了手術對病變部位及周圍組織的次生損傷,大大方便了手術操作,改善了手術效果。這里提出的基于材料自愈合性來解決臨床問題的視角,將為磅礴發展的自愈合材料開拓新的應用領域,為生物醫學問題提供新的解決手段。

    該工作獲得了國家自然科學基金、上海市自然科學基金、東華大學勵志計劃等項目資助。

    原文鏈接:https://doi.org/10.1038/s41467-021-24680-x

     

     

    自愈合彈性體的結構、性能,以及體內生物醫學應用的示意圖

    游正偉教授團隊長期致力于生物醫用彈性體的研究,和上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院心臟外科趙強、葉曉峰主任醫師團隊合作,開拓其在組織修復、生物電子等領域的應用,為心血管疾病等重要醫學問題提供了一系列新型解決方案。2021年初他們在國際頂尖醫學期刊《自然·醫學》(Nature Medicine)雜志發表了題為:A perfusable, multi-functional epicardial device improves cardiac function and tissue repair (一種可灌注的多功能心外膜裝置可改善心臟功能及促進組織修復)的研究論文(Nat. Med. 2021, 27, 480. https://www.nature.com/articles/s41591-021-01279-9)。該工作基于作者長期研究的彈性體,通過3D打印技術構筑了一種可灌注可滲透的多功能心外膜裝置(PerMed),將可生物降解的彈性補片,可灌注可滲透的多級微通道仿生血管網絡和基于皮下植入泵的治療物質精準投遞緩釋體系有機結合,有效改善梗死心肌左室重構,促進血管再生,改善局部微循環,促進心肌修復,進而明顯改善心臟功能,為心肌梗死及心力衰竭的治療,提高患者預后提供一種新的思路及方法。該器件集力學支撐、血管化和藥物緩釋于一體,在各種組織的修復再生領域具有廣闊的應用前景。

    團隊主頁:https://pilab.dhu.edu.cn/zyou/yjcg/list.psp


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