哈佛大學(xué)發(fā)明了新方法可以更持久地修復(fù)患者的硬腦膜

中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）由大腦和脊髓組成，而連接這一系統(tǒng)的三層腦膜中最外層的是硬腦膜（dura）。硬腦膜不僅作為減震器保護(hù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)免受傷害，還負(fù)責(zé)在整個系統(tǒng)中循環(huán)營養(yǎng)物質(zhì)和清除廢物。此外，硬腦膜還是一道重要的生物屏障，其內(nèi)含有的腦脊液包圍著所有中樞神經(jīng)系統(tǒng)組織。因此，無論是自發(fā)性損傷、外部創(chuàng)傷還是必要的外科手術(shù)，都可能導(dǎo)致腦脊液泄漏，這不僅威脅患者生命，還可能損害神經(jīng)功能和恢復(fù)。

神經(jīng)外科醫(yī)生Kyle Wu醫(yī)學(xué)博士，作為新研究的共同第一作者和通訊作者，提出了一種創(chuàng)新的硬腦膜修復(fù)方案。他表示：“在手術(shù)中，我們通常需要打開硬腦膜以便接觸到大腦或脊髓。然而，在某些特定情況下，手術(shù)結(jié)束時實(shí)現(xiàn)硬腦膜的完美密封是非常具有挑戰(zhàn)性的。目前我們的選擇有限，無論是縫合修復(fù)還是移植，如果缺乏可用的組織，或者在微創(chuàng)手術(shù)中，這些方法都存在明顯的缺陷?，F(xiàn)有的外科密封劑在濕組織上的粘附性不佳，且過于脆弱，缺乏有效防止腦脊液泄漏所需的韌性。

現(xiàn)在，哈佛大學(xué)Wyss生物啟發(fā)工程研究所、哈佛大學(xué)John A. Paulson工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院（SEAS）、布里格姆婦女醫(yī)院、俄亥俄州立大學(xué)Wexner醫(yī)學(xué)中心和詹姆斯癌癥醫(yī)院的神經(jīng)外科醫(yī)生們合作，開發(fā)了一種新的硬腦膜密封方案。這一方案使用了一種多功能生物材料，克服了當(dāng)前修復(fù)方法的關(guān)鍵限制，并有潛力取代它們。由Wyss研究所創(chuàng)始核心教員和SEAS的Robert P. Pinkas家族生物工程教授David Mooney博士領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，證明了他們的“硬腦膜堅(jiān)韌粘合劑”（DTA）在動物模型和人體組織測試中的表現(xiàn)優(yōu)于現(xiàn)有的手術(shù)密封劑。研究成果已發(fā)表在《Science Translational Medicine》雜志上。

DTA的開發(fā)靈感來源于大自然。大約十年前，Mooney教授的團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)具有獨(dú)特機(jī)械特性的水凝膠方面積累了專業(yè)知識。他們在自然界中尋找能夠啟發(fā)他們找到新方法來密封和再生身體受傷組織的生物。他們發(fā)現(xiàn)了一種名為“暗翼蛞蝓”（Arion subfuscus）的蛞蝓，它能分泌一種特殊的粘液，快速將自己粘附在各種表面上，以防止被捕食者撬開。

研究小組通過模仿這種蛞蝓粘液的特性，開發(fā)了一種由兩種聚合物網(wǎng)絡(luò)組成的水凝膠：一種是永久交聯(lián)的丙烯酰胺分子網(wǎng)絡(luò)，提供高度彈性；另一種是可逆交聯(lián)的海藻酸鹽分子網(wǎng)絡(luò)，能夠分散底層組織中的機(jī)械力。結(jié)合殼聚糖（一種從貝類外骨骼中提取的纖維性糖基物質(zhì)）制成的高粘附層，這種復(fù)合韌性粘合劑（TA）水凝膠能夠通過多種化學(xué)相互作用與液體覆蓋的表面粘合，形成緊密的密封。

該團(tuán)隊(duì)證明，DTA的成分遵循TA的基本配方，具有優(yōu)于現(xiàn)有手術(shù)密封劑的修復(fù)功能。在體外研究中，DTA在豬硬腦膜上的粘附力更強(qiáng)，能夠承受更高的壓力，而不會失效。這一優(yōu)越的機(jī)械強(qiáng)度對于硬腦膜修復(fù)至關(guān)重要，因?yàn)轱B內(nèi)壓可能因腦腫瘤、中風(fēng)、創(chuàng)傷、特發(fā)性顱內(nèi)高壓和腦積水等情況而升高。

在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，DTA在大鼠硬腦膜上保持結(jié)構(gòu)完整，至少四周內(nèi)完全生物相容，引起的刺激極小。在使用人體尸體組織進(jìn)行測試時，DTA也展現(xiàn)出了相同的優(yōu)勢。研究小組還成功地在豬脊髓周圍的硬腦膜囊撕裂模型中，使用DTA貼片進(jìn)行了密封。通過增加脊髓內(nèi)的液體壓力，模擬了許多神經(jīng)外科醫(yī)生在手術(shù)結(jié)束時用來測試硬腦膜修復(fù)完整性的生理操作。結(jié)果表明，DTA修復(fù)的切口即使在輕微增加的流體壓力下也沒有出現(xiàn)泄漏，而商業(yè)脊柱密封劑DuraSeal修復(fù)的切口在40%的病例中開始泄漏。即使在比體內(nèi)高得多的流體壓力下，DTA也能有效抵抗泄漏。

這項(xiàng)研究為神經(jīng)外科醫(yī)生提供了新的視角，未來可能促進(jìn)各種手術(shù)干預(yù)，降低患者風(fēng)險(xiǎn)。同時，它也強(qiáng)調(diào)了生物材料設(shè)計(jì)的進(jìn)步，如Tough Adhesive平臺，可能影響再生醫(yī)學(xué)的多個領(lǐng)域。

來源：Science Translational Medicine

鄰二氯苯（o-Dichlorobenzene，化學(xué)式：C6H4Cl2）是一種有機(jī)化合物，屬于二氯苯類化合物。以下是鄰二氯苯的一些化學(xué)性質(zhì)：

1. 物態(tài)：鄰二氯苯為無色液體，具有特殊的芳香味道。

2. 溶解性：鄰二氯苯有較好的溶解性，可溶于有機(jī)溶劑如醇、醚和苯等，但在水中溶解度較低。

3. 穩(wěn)定性：鄰二氯苯相對比較穩(wěn)定，在常溫下不易分解，不易被空氣氧化。

4. 反應(yīng)性：鄰二氯苯在一些反應(yīng)中表現(xiàn)出以下特性：

   - 親電取代反應(yīng)：鄰二氯苯可通過親電試劑引發(fā)取代反應(yīng)。例如，與臭氧反應(yīng)可生成鄰二氯苯臭氧加合物。

   - 鄰位取代反應(yīng)：與少數(shù)條件下的親核試劑體系，鄰二氯苯的氯原子可被取代，發(fā)生鄰位取代反應(yīng)。

5. 毒性：鄰二氯苯對人體是有毒的，可能對中樞神經(jīng)系統(tǒng)、肝臟和腎臟產(chǎn)生不良影響。因此，在使用過程中要注意安全防護(hù)。

需要注意的是，鄰二氯苯是一種揮發(fā)性有機(jī)化合物，容易產(chǎn)生蒸汽，所以在處理和操作時需要提供良好的通風(fēng)條件。同時，避免與強(qiáng)氧化劑、酸性物質(zhì)等發(fā)生反應(yīng)，以免引起危險(xiǎn)。