她叫吴晶晶，安徽安庆人，华中科技大学硕博连读校友，目前是麻省理工学院（MIT）机械工程系赵选贺教授课题组的博士后。

2 月 2 日，她以一作身份在 Science Translational Medicine 上发表了题为《生物黏附补片用于胃肠道缺损的无缝修复》（An off-the-shelf bioadhesive patch for sutureless repair of gastrointestinal defects）的封面论文[1]。

吴晶晶表示：“这种手术胶带可被视为一种基础技术，可以制成实用的产品。外科医生能像日常生活中使用胶带一样使用它。对于胃、大肠、小肠等软组织器官的缺损修复，它不需要任何事先准备步骤，不需要特殊储存条件，直接使用，快速高效，未来有望取代手术缝合线！”

麻省理工学院（MIT）机械工程系教授赵选贺、陆贤宇科学家、和美国梅奥诊所克里斯托夫 S. 纳布兹迪克（Christoph S. Nabzdyk）博士担任共同通讯作者。

肠缺损的实验猪，在 28 天后全部存活

全球每年有数百万次修复胃肠道缺陷的手术，临床上常用的修补手段是手术缝合，不仅耗时操作复杂，容易造成组织损伤，且易发生二次泄露，手术后患者的渗漏率高达 20%，造成各种严重的术后并发症，包括感染、坏死甚至死亡。针对这个临床难题，吴晶晶和团队研发出一款手术贴片可以快速密封胃肠器官的缺损，防止其泄露并修复，从而挽救无数病人的生命。在 MIT 机械工程系赵选贺教授的带领下，该实验室此前研发出 5 秒之内的快速双面贴，及藤壶启发的新型生物止血剂[2]。在此基础上，此次发明了一种无缝修复快速手术贴片。由于胃肠器官具有柔软，组织表面湿润且蠕动等特性，而在潮湿的生理环境中实现长期牢固的组织黏附是一项挑战，因为水分子会破坏材料与生物组织界面间的黏合稳定性，导致黏附强度大幅减弱，同时需要手术贴片具有与伤口愈合速度相匹配的降解速率。

此次研发的这款具有快速密封的手术贴片，可以吸收组织表面的水分，且长期牢固地粘附于缺损部位，达到对缺损器官的高效修复且促进伤口愈合，最终在体内完全代谢。该工作的研究亮点在于，手术贴片是一种薄的、柔韧的、透明的敷料，由不粘连的聚氨酯顶层和生物粘附底层组成，可以有效避免腹部其他器官间互相粘连的可能。手术贴片通过氢键与组织表面发生物理交联和酰胺键的化学交联，可以快速而牢固地粘附在湿润的胃肠等组织上。手术贴片通过物理预拉伸处理，具有独特的抗溶胀性能，使得贴片在达到溶胀平衡后仍可以在体内 4 周牢固地贴附于缺损部位。

吴晶晶表示，手术贴片具有与胃肠道组织相匹配的力学性能，具有柔软，可拉伸，高强度等特点。硬度过高的材料会导致肠道扭曲变形，而力学性能过低的材料使得其与肠道作用过程中容易脱落。同时与市售的组织粘合剂和密封剂相比, 胃肠贴片表现出优异的粘附性能，具有高的界面韧性、剪切强度和拉伸强度。

此外，手术贴片具有良好的生物相容性与生物降解性能，当缺损部位伤口愈合后，手术贴片可以在体内逐渐降解，避免二次手术。

通过体外细胞毒性评价以及动物体内植入模型的建立，生化分析发现，该生物贴片具有良好的生物相容性和可降解性，植入体内后，没有明显的炎症反应，且其生物相容性与 FDA（Food and Drug Administration，美国食品药品监督管理局） 批准的 Coseal 相当，但远优于 FDA 批准 Histoacryl。手术贴片进入生物体内，具有生物降解的性能，在三个月内，大部分残留贴片可在体内完全代谢。研究中，吴晶晶通过动物胃肠缺损模型。来验证手术贴片的有效无缝线修复能力。

      通过建立大鼠胃肠道缺损模型，组织切片和免疫荧光分析，发现手术贴片修复的缺损愈合，形成很小纤维化囊肿，而作为标准对照组手术缝合缺损，伤口部位有轻度炎症和纤维化。qPCR 分析中发现与手术缝合组相比，手术贴片组中 I 型胶原、III 型胶原和促炎性 M1 型巨噬细胞基因表达水平较低，表明在长期愈合过程中手术贴片组的纤维化和炎症反应程度较低。

通过和梅奥中心合作，该团队又建立了猪肠缺损模型，发现 28 天后所有的实验猪都幸存下来，且该手术贴片仍密封损伤部位，组织切片及免疫荧光分析 a-平滑肌肌动蛋白 (a-SMA), I型胶原以及与炎症反应相关的 T 细胞（CD3）和巨噬细胞（CD68）等发现，肠道缺损完全愈合，周围有纤维化组织，没有肉芽肿或壁内脓肿形成的迹象，且没有发现严重的炎症反应。

“爱心是流动的，不管是做科研还是生活”

吴晶晶回忆：“大部分生物学方面实验是在疫情期进行的，当时因为受新冠疫情影响，很多高校宣布封锁学校，其中某大学的动物中心据说需要将所有的实验动物处死，而赵老师和 MIT 的动物管理部门反复沟通，最终保留下来我们的实验大鼠，使得课题顺利进行。”虽然身在海外，但她和实验室时刻关注着国内。2020 年武汉出现疫情时，由于春节期间医疗物资匮乏导致很多医院没有足够的防护物资。2020 年 2 月，该实验室的刘心悦博士和吴晶晶博士后，耗时几周收集 850 只 N95 口罩，并捐赠给武汉妇幼医院，希望尽海外学子的绵薄之力。到了 2020 年 4 月美国疫情爆发时，市面上已经没有多余的口罩，这时南方科技大学材料系的郭传飞教授了解情况后，给吴晶晶在 MIT 的实验室寄来急需的口罩，以缓燃眉之急。“这些经历让我明白爱心是流动的，不管是做科研还是生活，大家要互相帮助，团结合作。”她表示。

       武汉和吴晶晶缘分十分深厚。2012 年，她进入华中科技大学国家纳米药物工程技术研究中心杨祥良教授团队，进行硕博连读培养，师从万影教授。主要研究方向是温敏水凝胶应用于硬组织（骨和软骨）的缺损修复。博士期间以第一作者身份发表 SCI 论文 5 篇，期间获得国家奖学金，并在杨祥良教授和万影教授的支持下获得去德国埃朗根-纽伦堡大学材料科学与工程系教授阿尔多·R·博卡契尼（Aldo R. Boccaccini）实验室联合培养的机会，主攻载微量元素的纳米生物玻璃合成及其促进骨细胞生长机制，相关研究成果获得 “2019 Acta Student Award” 。
       如今在 MIT，在赵选贺教授课题组，她主要从事生物黏附材料应用于软组织的缺损修复方向的基础研究，以及开发生物粘附材料抑制组织-植入材料界面的纤维化形成，并探索其免疫机制。期间以共同第一作者的身份研发出一款藤壶启发的生物止血剂，相关论文发表在 Nature Biomedical Engineering [2]，相关研究成果获得“2021 Baxter Young Investigator Award”。

       对于此次工作的未来计划，她表示，经过大鼠体内胃、大肠及小肠缺损模型和大型动物猪的大肠缺损模型的验证，这种手术贴片可以安全地修复胃肠道损伤，且随着缺损伤口的愈合，手术贴片可以在体内逐渐降解，就能像商业胶带一样便利地使用，有望取代手术缝合线，用于胃肠道的缺损修复。下一步将进行临床前研究，深入了解手术贴片降解的过程对缺损伤口愈合的影响，为推动手术贴片的商业化，做更多临床前研究和准备。

即将完成博士后训练的吴晶晶表示，“在完成博士后训练后，如有机会，我将毫不犹豫地选择回国继续开展研究，为生物医用材料发展以及临床转化贡献自己的一份力量。”

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参考：

1.Wu, J., Yuk, H., Sarrafian, T. L., Guo, C., Griffiths, L. G., Nabzdyk, C. S., & Zhao, X. An off-the-shelf bioadhesive patch for sutureless repair of gastrointestinal defects, Science Translational Medicine, 14, eabh2857 (2022).

2.Yuk, H., Wu, J., Sarrafian, T. L., Mao X., Varela C.E., Roche E.T., L. G. Griffiths, Nabzdyk, C. S., & Zhao, X. Rapid and coagulation-independent haemostatic sealing by a paste inspired by barnacle glue, Nature Biomedical Engineering, 5, (2021) 1131-1142.

——图文来源：DeepTech深科技