玫瑰红-壳聚糖薄膜在激光组织修复中的制备与应用

摘要

手术过程中通常需要缝线来修复组织。然而，缝线的应用可能存在问题，因为它们具有侵入性，可能会损伤组织。本文报道了一种新型组织粘合剂的制备和应用方法。这种粘合剂薄膜可通过激光激活，无需使用缝线。

摘要

光化学组织粘合（PTB）是一种无需缝合线的组织修复技术，通过在两个组织边缘之间施加玫瑰红B（RB）溶液实现^1,2。随后用激光照射，该激光被RB选择性吸收。由此产生的光化学反应据信可在产热极少的情况下使组织中的胶原纤维交联³。本报告中，已将RB掺入壳聚糖薄膜中，制备出一种可激光激活的新型组织粘合剂。基于壳聚糖并含有约0.1 wt% RB的粘合薄膜被制备出来，并使用固态激光器（λ=532 nm，能量密度~110 J/cm²，光斑大小~0.5 cm）将其粘合至小牛肠组织和大鼠胫神经上。采用与个人计算机连接的单柱式拉力计测试粘合强度。RB-壳聚糖粘合剂与肠组织的粘合强度为15 ± 6 kPa（n=30），粘合牢固。若不使用激光照射粘合剂，则粘合强度降至2 ± 2 kPa（n=30）。胫神经的吻合也可在无需缝合线的情况下完成。本研究成功制备了一种新型壳聚糖粘合剂，可通过光化学方式与组织粘合，且无需使用缝合线。

方案

1. 壳聚糖粘合剂的制备

1. 壳聚糖粉末可溶于乙酸溶液；配制乙酸储备液（2% v/v）时，将10 ml冰乙酸加入490 ml去离子水（DI-H₂O）中。
2. 配制藏红花红（RB）乙酸溶液储备液（0.01% w/v）时，称取5 mg RB置于用铝箔包裹的样品瓶中以避免光漂白。加入0.5 ml DI-H₂O溶解粉末，然后加入49.5 ml乙酸储备溶液（见步骤1.1）。
3. 配制壳聚糖溶液（1.7% w/v）时，称取0.85 g壳聚糖粉末（中等分子量，乙酰化度85%），加入50 ml含RB的乙酸溶液中。对照组通过将壳聚糖溶于不含RB的乙酸溶液中制备。
4. 向壳聚糖混合物中加入磁力搅拌子，在室温下搅拌。为确保组分完全溶解，将含RB的壳聚糖乙酸溶液搅拌两周，不含RB的壳聚糖乙酸溶液搅拌5天（对照组）。壳聚糖溶解后，溶液pH值从约2.6升至约3.9。需注意，RB在酸性pH下溶解性较差，需提高溶液pH并延长搅拌时间以促进其溶解。
5. 将溶液在3270 × g条件下离心1小时，并使用无菌10 ml注射器收集上清液。注意不要扰动杂质沉淀。此步骤可去除溶液中的宏观杂质和不溶物。
6. 使用无菌注射器将（经离心的）壳聚糖溶液注入平整的有机玻璃板上。干燥后薄膜的厚度取决于所加溶液量与涂布面积的比例。确保溶液中无气泡，并在板上均匀铺展。为获得厚度约13 μm的薄膜，可在12 cm²的表面面积（尺....

讨论

玫瑰粘合剂的制备基于一种简单的干铸工艺，尽管在酸性pH条件下RB的溶解需要对壳聚糖溶液进行长时间搅拌。必须让溶液完全干燥，直至形成不溶于水的薄膜。当干燥薄膜中的水分含量约为10%时，即可形成不溶性薄膜⁶。在标准温压条件（约25 °C和约1 atm）下干铸后，通常需要2周时间才能获得不溶性薄膜。组织粘合的机制尚不明确，但已观察到RB会从粘合剂中扩散至邻近组织，从而使激光能够在组织界面高效地对其进行光激活。可以推测，RB在光照下产生活性氧的能力，可能通过组织胶原蛋白和壳聚糖的氨基促进二者之间的交联^7,8。最近一项关于玫瑰粘合剂的研究还显示，在组织-粘合剂粘合过程中达到的最高温度约为32 °C，这支持了该过程为光化学反应的假设⁴。目前多个研究团队正在探索其他无缝合组织修复技术。例如，Pini et al 已成功将激光组织焊接（LTW）应用于眼科手术⁹。然而，通常情况下，LTW可能导致附带的热损伤，因为在激光照射期间组织温度可升至65–75 °C。临床上也使用氰基丙烯酸酯类胶水代替缝合线闭合皮肤伤口；但因其具有毒性，通常不用于内脏器官的修复.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
玫瑰红	Sigma-Aldrich	632-69-9
壳聚糖（中等分子量）	Sigma-Aldrich	10318AJ
冰醋酸	Sigma-Aldrich	08050051	2% v/v 溶于去离子水中
磁力搅拌器	Heidolph	MR Hei-Mix S
离心机	Beckman Coulter Inc.	Allegra X-12R
分光光度计	Varian Inc., Agilent	Cary 4000 UV-Visible
激光器	CNI Laser	MGL-532
千分尺	Mitutoyo	Series 227
手术显微镜	Carl Zeiss, Inc.	OPMI