“粘合剂”科学家研发聚合物组织粘接材料体系，有望代替临床常用的自体骨移植方法

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来源：DeepTech深科技

近日，中国科学院长春应用化学研究所特别研究助理陈炳刚和所在团队，开发出一种聚合物组织粘接材料体系。

该体系最大的特点在于：通过利用自由基开环聚合反应，可以构建出一种粘合剂，这种粘合剂具有高强度、可降解、以及性能可调控等特点。

研究中，他们利用自由基开环聚合反应（rROP，radical ring-opening polymerization）来制备组织粘合剂。

rROP，是一种以自由基作为活性种引发的开环聚合反应。其反应单体能够在生理环境下发生原位快速聚合，生成主链含有可降解酯键的聚合物。

通过改变聚合单体的种类和用量，可以有效地调控聚合物的力学等性能。具体来说，基于 rROP 制备的粘合剂拥有高粘接强度、可降解性、以及原位快速固化等反应特点，这让其可以很好地满足组织粘合剂的性能要求。

最终，利用原位 rROP 方法制备的粘合剂，其湿态骨粘接强度达到 MPa 级，粘接的动物碎骨组织恢复良好。同时，这款粘合剂具备体内可降解的特点，粘接固化时间也和临床应用场景具有不错的适配性。

总的来说，本次工作的意义在于：

其一，提出了通过自由基开环聚合反应来原位制备组织粘合剂的方法；

其二，解决了高粘接强度与可降解之间互相制衡的难题；

其三，利用 rROP 方法制备的粘合剂，其性能可以被有效调控，从而建立从软组织到硬组织粘接的通用材料体系。

目前，课题组已经申请累计五件中国专利和美国专利，致力于推进其临床转化。

主要潜在应用如下：

其一，可用于骨粘合：对骨折特别是粉碎性骨折这类临床上难以进行内外固定的骨科创伤，该材料可以实现快速的骨粘接固定，减少骨不连，促进受损骨组织的恢复；

其二，可用于骨缺损修复：临床上因机械创伤、骨肿瘤疾病等造成不同面积的骨缺损比较常见。骨缺损特别是临界骨缺损，自我恢复比较慢，通过填充相关医用材料能够引导骨缺损部位的骨再生。

而本次材料体系可以填充到骨缺损部位，通过原位固化构建组织工程支架，引导骨再生和修复；

其三，可用于体内外封闭止血：本次构建的粘合剂体系具有良好的湿态粘接性能，原位固化较为快速。

基于自身的力学性质，通过对其进行调控，可以匹配不同的体内外组织，从而用于肝脏等组织和器官的封闭止血。

“不过以上只是我们的预判，这款粘合剂能否真正在临床上得到应用，还需要长时间的场景验证实验。”研究人员表示。

中国科学院长春应用化学研究所博士生杨然是第一作者，该所的特别研究助理陈炳刚和闫秋艳、以及该所研究员栾世方担任共同通讯作者。

未来，他们将解决基于 rROP 构建的组织粘合剂体系的尚存问题比如粘接持久性等，力争让粘合剂能在骨折愈合初期提供稳定的粘接，避免出现错位、骨不连等情况。

同时，也将继续开展更深层次的动物骨折粘接模型实验，评估粘合剂在体内粘接的实用性、促进骨折恢复的实际效果，以及开展详细的生物毒性评价，评估粘合剂的临床转化潜力。

此外，也将开展延伸的骨缺损修复课题，基于 rROP 的高强度、可降解、原位固化等反应特点，课题组计划构建能够促进骨缺损组织再生恢复的支架材料，以替代目前临床上常用的自体骨移植方法。

参考资料：

1.Yang, R., Zhang, X., Chen, B.et al. Tunable backbone-degradable robust tissue adhesives via in situ radical ring-opening polymerization. Nat Commun 14, 6063 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-41610-1

2.http://luanshifang.polymer.cn

排版：朵克斯

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