组织粘合剂具有重要的临床应用价值（图1），尤其是具有可降解吸收功能的强力粘合剂极具吸引力。大分子类粘合剂的分子链尺寸大，组织表面渗透能力弱，致使其粘接强度不理想。其中，基于纤维蛋白、聚多糖的动物或植物源粘合剂降解吸收性能优异，但通常本体强度不高且亲水性较强，致使人体环境下更低的组织粘接强度。氰基丙烯酸酯(CA)是一类最具代表性的原位聚合固化的强力粘合剂，其小分子单体在表面快速渗透过程中由痕量的水引发阴离子聚合，与被粘物表面形成机械互锁而获得高的粘接强度。然而，CA在湿组织表面会过快地形成硬且脆的粘接层，渗透深度变浅，粘接强度变差。此外，CA体内降解性能较差，降解产物毒性大。
图1. 组织粘合剂研究与临床应用中的主要里程碑事件
BDRA对湿态骨组织的弯曲粘接强度大于16 MPa，对皮肤组织的剪切粘接强度为150 kPa，优于商业化的氰基丙烯酸酯（分别为~4 MPa和60 kPa）和聚乙二醇(PEG)和纤维蛋白(Fibrin)等粘合剂。BDRA粘接的牛骨和猪皮可以分别承受60.0 kg和2.7 kg的重物（图3），显示出优异的粘接性能。
图3. BDRA及商业化组织粘合剂的粘接性能
BDRA还具有可调控的降解性能、力学性能和固化时间。BDRA的降解速率受主链可降解单元比例、亲疏水性（图5a）和共聚单体类别的影响（图5b）。选择不同的共聚单体，可有效地调控BDRA的力学性能，使其匹配皮肤、骨等软硬组织，更好地适配于各种组织的粘接（图5c, d）。CKA与18种丙烯酸酯单体共聚反应的固化时间分布在<30s、30-60s、1-3min、3-30min和>30min五个区间内，适配于操作时间需求不同的临床场景（图5e, f）。
该工作申请国内外发明专利5件（17/984,291(US), 202111677281.0, 202111677252.4, 202111677282.5, 202111677247.3），以“Tunable backbone-degradable robust tissue adhesives via in situ radical ring-opening polymerization”为题发表在Nature Communications（Nat. Commun., 2023, 14: 6036）。该文第一作者为长春应化所博士生杨然，通讯作者为长春应化所陈炳刚特别研究助理、闫秋艳特别研究助理和栾世方研究员。该工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划和中国科学院-威高计划等项目的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-023-41610-1
作者简介
杨然，第一作者，中国科学院长春应用化学研究所、中国科学技术大学应用化学与工程学院2019级博士研究生。主要从事医用组织闭合高分子材料研究。以第一作者在Nat. Commun., Prog. Polym. Sci.等期刊发表论文5篇。申请国内外发明专利5项。
陈炳刚，通讯作者，中国科学院长春应用化学研究所特别研究助理。以第一或通讯作者在Nat. Commun., Chem. Eur. J.等期刊发表文章，申请国内外发明专利5项。研究方向主要为自由基开环聚合方法学研究及其在下游生物医用材料领域的应用。
闫秋艳，通讯作者，中国科学院长春应用化学研究所特别研究助理。主要从事医用高分子材料与医疗器械研究。发表国内外论文10余篇，申请/授权国内外发明专利5项，主持国家青年科学基金项目1项，以骨干身份参与国家重点研发项目多项。
栾世方，通讯作者，国家万人计划科技创新领军人才、国家重点研发计划项目首席科学家，医用植介入器械及材料国家工程研究中心主任、威高集团副总工程师。从医用材料及其器械产业的重大需求出发，带领团队开展从医用高分子功能化、成型、表面调控到医疗器械产业化全链条研发工作。与企业合作获批Ⅲ类医疗器械注册证12件，授权国内外发明专利54件、实施11件。在Nat. Commun., Prog. Polym. Sci.等期刊上发表论文150多篇。学术会议主题/邀请报告40余次。获国家技术发明二等奖、中国产学研合作创新奖、高分子材料与工程青年科技奖、高分子加工新锐创新奖等。主要学术兼职：中国生物材料学会常务理事、中国合成橡胶工业协会专家委员会委员、上海大学产业教授和万华化学讲席教授等。
下载：Tunable backbone-degradable robust tissue adhesives via in situ radical ring-opening polymerization
