激光和胶水如何帮助焊接组织破裂

一种新型的蛋白质基胶水可以作为焊料,激光可以加热它来修补肠道、软骨、血管、肝脏等部位的破洞,比传统的激光焊接更有效。

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研究人员表示,激光可以在一种新型的填充了微观金棒的胶水的帮助下,将肠道焊接在一起。

影响肠道的疾病包括结直肠癌和炎症性肠病,这两种疾病每年在美国大约影响150万人。在切除病变组织的手术过程中,肠道孔的渗漏很常见,并可能导致危及生命的细菌感染。

激光已经可以通过使蛋白质融合来焊接软骨、血管、角膜、肝脏、泌尿道、神经和皮肤等组织的破裂。这种无缝线的密封孔洞的方法在缝合线和钉子可能不起作用的地方,例如薄而脆弱的组织中尤其有用。


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然而,传统激光组织焊接的一个问题是,任何焊接都可能很脆弱。为了解决这个问题,位于坦佩的亚利桑那州立大学的化学工程师考沙尔·雷格和他的同事们正在开发一种蛋白质基胶水,它可以作为激光可以加热来修补孔洞的焊料。[另见: 凝胶立即止血,开始愈合]

雷格说,当加热时,这种粘液会凝固成一种弹性材料,可以表现得“很像橡皮筋”。“像结肠这样的组织必须在其中运输物质,修补孔洞的材料的弹性很重要。”

这种复合材料主要由人工蛋白质组成,但其中嵌入了微小的金棒,这些金棒只有15纳米(即十亿分之一米)宽,50纳米长。(相比之下,普通人头发的宽度约为100,000纳米。)纳米棒吸收近红外光,这种光大部分情况下无害地穿过人体组织,使它们加热到足以使粘液中周围的蛋白质凝固。

研究人员成功地使用激光焊接和他们的粘液来修补猪肠中几毫米大的孔洞。这些焊接显著增加了导致修复组织泄漏或破裂所需的压力,并形成了防止肠道细菌偷偷溜出的液体密封。

雷格指出,这种激光胶水应该是可生物降解的,尽管需要在动物身上进行测试才能确定。金纳米棒也被认为是相当惰性的,“尽管需要研究以寻找任何长期毒性,”他补充说。

研究人员的目标是进行活体动物实验。雷格说,他们还希望他们的复合材料不仅能够修复孔洞,而且能够修复完全被切成两半的肠道。

雷格与研究生黄黄巧及其同事于3月26日在ACS Nano杂志上在线详细介绍了他们的发现。

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