作者：任磊 国家电网公司北京电力医院

近几十年来，天然粘附现象和机制的发现推动了新一代组织粘合剂的发展。在这项研究中，我们从蜗牛粘液凝胶中开发了一种天然生物粘合剂，它由带正电荷的蛋白质和聚阴离子糖胺聚糖组成。延展性散装粘合剂基质可以通过多种相互作用粘附到湿组织上。该生物材料表现出优异的止血活性、生物相容性和生物降解性，并且在加速正常和糖尿病雄性大鼠全层皮肤伤口的愈合方面有效。进一步的机制研究表明，它有效地促进巨噬细胞向抗炎表型分化，减轻慢性创伤中的炎症，并显著改善上皮再生和血管生成。其丰富的肝素样糖胺聚糖成分是主要活性成分。这些发现为生物组织粘合剂和生物工程支架设计提供了理论和材料见解。
创伤管理在临床上仍然是一个挑战，因为创伤和难治性慢性创伤的发生率很高1。手术缝合线和缝钉是损伤组织重新连接和伤口闭合的黄金标准，这可能会导致疼痛、手术部位感染和皮肤瘢痕2。替代疗法包括组织粘合剂，如纤维蛋白胶和基于PEG的粘合剂，它们相对有效且无疼痛3。然而，目前可用的组织粘合剂仍然缺乏湿粘附能力和/或生物相容性4。
在过去的二十年中，据报道，一些受生物启发的粘合剂显示出优异的机械性能和功能5,6。这一发现启发了活性粘合剂的设计，该粘合剂可能是替代缝合线和缝钉的候选材料。例如，由带负电的糖蛋白组成的英国常春藤根部的球形纳米颗粒可以形成穿透膜，使根部和基质表面之间的机械联锁7。受英国常春藤粘附策略的启发，使用具有相反电荷的可生物降解聚氨酯纳米分散体制备了超强水性合成组织粘合剂，这被证明对脑脊液泄漏预防和硬脑膜修复有效8。基于邻苯二酚的组织粘合剂的开发灵感来源于贻贝产生的粘合剂，该粘合剂通过3,4-二羟基苯丙氨酸（DOPA）通过蛋白质-金属配位进行机械加固，使其能够在海滨栖息地中锚固9。此外，贻贝启发的粘合剂材料生物聚合物邻苯二酚可以通过邻苯二酚阳离子协同作用触发止血屏障膜的形成，特别是邻苯二酚结合的壳聚糖可以有效促进动物出血模型和人类肝切除术中的止血，与血液状况无关10。
软体动物蛞蝓Arion subfuscus产生的粘液含有交织的阴离子聚合物和带正电荷的蛋白质11。由于两种不同聚合物网络的协同作用，双网络水凝胶具有很强的韧性，这在指导下一代组织粘附剂的设计方面具有巨大潜力12。例如，它启发了一种坚韧的双层粘合剂的设计，该粘合剂由粘合剂表面和耗散矩阵组成，其粘合能量超过1000 J m−2，远强于大多数商业组织粘连13。简而言之，仿生科学家通过研究自然界中粘附的内在机制，正在推进医学技术和组织工程。
进一步的动物实验研究显示，该天然粘合剂d-SMG促进急性皮肤损伤以及糖尿病慢性伤口愈合，效果优于临床上广泛使用的藻酸盐敷料。组织染色和免疫组化等分析表明，天然水凝胶显著加快慢性伤口的肉芽组织新生、血管新生以及胶原沉积，并显著下调组织中TNF-α、IFN-γ、IL-6等炎性细胞因子表达水平。深入的机制研究揭示，该水凝胶通过上调信号传导及转录激活蛋白3的磷酸化水平，促使巨噬细胞向抗炎M2表型极化，缓解慢性伤口处的炎症反应，促进慢性伤口向增殖期过渡，从而加快伤口愈合。该研究结果对新一代生物医用粘合剂的开发具有一定的启发意义，亦为普通皮肤伤口以及临床难治愈的糖尿病足溃疡等皮肤疾病的治疗提供了一种新思路。
蜗牛分泌的粘液使它们能够在爬行时与岩石和树木的光滑表面保持保形接触。2000多年前，陆蜗牛及其粘液被用于治疗与烧伤、脓肿和其他伤口相关的疼痛15，16。基于其天然的粘附行为和模糊的生物活性，蜗牛粘液可能是一种潜在的用于伤口修复的天然生物粘合剂。在此，我们从蜗牛分泌物中鉴定了一种天然生物黏合剂，分析了其组成和结构，阐明了其糊化机理，评估了体外黏附财产和体内对伤口愈合的影响。
正常的伤口修复是在用缝合线或组织粘合剂17治疗后的高度组织化的生物过程。然而，慢性伤口，如糖尿病足溃疡（DFU）和压疮，由于其复杂的发病机制、持续的炎症阶段和严重的并发症。