她叫吳晶晶，安徽安慶人，華中科技大學碩博連讀校友，目前是麻省理工學院（MIT）機械工程系趙選賀教授課題組的博士後。
圖 | 吳晶晶（來源：吳晶晶）
2 月 2 日，她以一作身份在 Science Translational Medicine 上發表了題為《生物黏附補片用於胃腸道缺損的無縫修復》（An off-the-shelf bioadhesive patch for sutureless repair of gastrointestinal defects）的封面論文[1]。
圖 | 論文封面（來源：Science Translational Medicine）
吳晶晶表示：“這種手術膠帶可被視為一種基礎技術，可以製成實用的產品。外科醫生能像日常生活中使用膠帶一樣使用它。對於胃、大腸、小腸等軟組織器官的缺損修復，它不需要任何事先準備步驟，不需要特殊儲存條件，直接使用，快速高效，未來有望取代手術縫合線！”
圖 | 手術膠帶（來源：Science Translational Medicine）
麻省理工學院（MIT）機械工程系教授趙選賀、陸賢宇科學家、和美國梅奧診所克里斯托夫 S. 納布茲迪克（Christoph S. Nabzdyk）博士擔任共同通訊作者。
腸缺損的實驗豬，在 28 天后全部存活
全球每年有數百萬次修復胃腸道缺陷的手術，臨床上常用的修補手段是手術縫合，不僅耗時操作複雜，容易造成組織損傷，且易發生二次洩露，手術後患者的滲漏率高達 20%，造成各種嚴重的術後併發症，包括感染、壞死甚至死亡。
針對這個臨床難題，吳晶晶和團隊研發出一款手術貼片可以快速密封胃腸器官的缺損，防止其洩露並修復，從而挽救無數病人的生命。
在 MIT 機械工程系趙選賀教授的帶領下，該實驗室此前研發出 5 秒之內的快速雙面貼，及藤壺啟發的新型生物止血劑[2]。在此基礎上，此次發明了一種無縫修復快速手術貼片。
由於胃腸器官具有柔軟，組織表面溼潤且蠕動等特性，而在潮溼的生理環境中實現長期牢固的組織黏附是一項挑戰，因為水分子會破壞材料與生物組織介面間的黏合穩定性，導致黏附強度大幅減弱，同時需要手術貼片具有與傷口癒合速度相匹配的降解速率。
（來源：Science Translational Medicine）
此次研發的這款具有快速密封的手術貼片，可以吸收組織表面的水分，且長期牢固地粘附於缺損部位，達到對缺損器官的高效修復且促進傷口癒合，最終在體內完全代謝。
該工作的研究亮點在於，手術貼片是一種薄的、柔韌的、透明的敷料，由不粘連的聚氨酯頂層和生物粘附底層組成，可以有效避免腹部其他器官間互相粘連的可能。手術貼片透過氫鍵與組織表面發生物理交聯和醯胺鍵的化學交聯，可以快速而牢固地粘附在溼潤的胃腸等組織上。
手術貼片透過物理預拉伸處理，具有獨特的抗溶脹效能，使得貼片在達到溶脹平衡後仍可以在體內 4 周牢固地貼附於缺損部位。
圖 | 手術貼片預拉伸製備過程示意圖（來源：Science Translational Medicine）
吳晶晶表示，手術貼片具有與胃腸道組織相匹配的力學效能，具有柔軟，可拉伸，高強度等特點。硬度過高的材料會導致腸道扭曲變形，而力學效能過低的材料使得其與腸道作用過程中容易脫落。同時與市售的組織粘合劑和密封劑相比, 胃腸貼片表現出優異的粘附效能，具有高的介面韌性、剪下強度和拉伸強度。
圖 | 手術貼片粘附效能測試（來源：Science Translational Medicine）
此外，手術貼片具有良好的生物相容性與生物降解效能，當缺損部位傷口癒合後，手術貼片可以在體內逐漸降解，避免二次手術。
圖 | 分別植入大鼠皮下模型1、4、8、12周聚氨酯和手術貼片圖（來源：Science Translational Medicine）
透過體外細胞毒性評價以及動物體內植入模型的建立，生化分析發現，該生物貼片具有良好的生物相容性和可降解性，植入體內後，沒有明顯的炎症反應，且其生物相容性與 FDA（Food and Drug Administration，美國食品藥品監督管理局） 批准的 Coseal 相當，但遠優於 FDA 批准 Histoacryl。手術貼片進入生物體內，具有生物降解的效能，在三個月內，大部分殘留貼片可在體內完全代謝。
研究中，吳晶晶透過動物胃腸缺損模型。來驗證手術貼片的有效無縫線修復能力。
透過建立大鼠胃腸道缺損模型，組織切片和免疫熒光分析，發現手術貼片修復的缺損癒合，形成很小纖維化囊腫，而作為標準對照組手術縫合缺損，傷口部位有輕度炎症和纖維化。qPCR 分析中發現與手術縫合組相比，手術貼片組中 I 型膠原、III 型膠原和促炎性 M1 型巨噬細胞基因表達水平較低，表明在長期癒合過程中手術貼片組的纖維化和炎症反應程度較低。
圖 | 大鼠大腸缺損模型中手術貼片的無縫線修復能力（來源：Science Translational Medicine）
透過和梅奧中心合作，該團隊又建立了豬腸缺損模型，發現 28 天后所有的實驗豬都倖存下來，且該手術貼片仍密封損傷部位，組織切片及免疫熒光分析 a-平滑肌肌動蛋白 (a-SMA), I型膠原以及與炎症反應相關的 T 細胞（CD3）和巨噬細胞（CD68）等發現，腸道缺損完全癒合，周圍有纖維化組織，沒有肉芽腫或壁內膿腫形成的跡象，且沒有發現嚴重的炎症反應。
動圖 | 在豬大腸缺損模型中手術貼片的無縫線修復效果（來源：Science Translational Medicine）
“愛心是流動的，不管是做科研還是生活”
吳晶晶回憶：“大部分生物學方面實驗是在疫情期進行的，當時因為受新冠疫情影響，很多高校宣佈封鎖學校，其中某大學的動物中心據說需要將所有的實驗動物處死，而趙老師和 MIT 的動物管理部門反覆溝通，最終保留下來我們的實驗大鼠，使得課題順利進行。”
雖然身在海外，但她和實驗室時刻關注著國內。
2020 年武漢出現疫情時，由於春節期間醫療物資匱乏導致很多醫院沒有足夠的防護物資。2020 年 2 月，該實驗室的劉心悅博士和吳晶晶博士後，耗時幾周收集 850 只 N95 口罩，並捐贈給武漢婦幼醫院，希望盡海外學子的綿薄之力。
到了 2020 年 4 月美國疫情爆發時，市面上已經沒有多餘的口罩，這時南方科技大學材料系的郭傳飛教授瞭解情況後，給吳晶晶在 MIT 的實驗室寄來急需的口罩，以緩燃眉之急。
“這些經歷讓我明白愛心是流動的，不管是做科研還是生活，大家要互相幫助，團結合作。”她表示。
武漢和吳晶晶緣分十分深厚。2012 年，她進入華中科技大學國家奈米藥物工程技術研究中心楊祥良教授團隊，進行碩博連讀培養，師從萬影教授。
主要研究方向是溫敏水凝膠應用於硬組織（骨和軟骨）的缺損修復。博士期間以第一作者身份發表 SCI 論文 5 篇，期間獲得國家獎學金，並在楊祥良教授和萬影教授的支援下獲得去德國埃朗根-紐倫堡大學材料科學與工程系教授阿爾多·R·博卡契尼（Aldo R. Boccaccini）實驗室聯合培養的機會，主攻載微量元素的奈米生物玻璃合成及其促進骨細胞生長機制，相關研究成果獲得 “2019 Acta Student Award” 。
如今在 MIT，在趙選賀教授課題組，她主要從事生物黏附材料應用於軟組織的缺損修復方向的基礎研究，以及開發生物粘附材料抑制組織-植入材料介面的纖維化形成，並探索其免疫機制。期間以共同第一作者的身份研發出一款藤壺啟發的生物止血劑，相關論文發表在 Nature Biomedical Engineering [2]，相關研究成果獲得“2021 Baxter Young Investigator Award”。
對於此次工作的未來計劃，她表示，經過大鼠體內胃、大腸及小腸缺損模型和大型動物豬的大腸缺損模型的驗證，這種手術貼片可以安全地修復胃腸道損傷，且隨著缺損傷口的癒合，手術貼片可以在體內逐漸降解，就能像商業膠帶一樣便利地使用，有望取代手術縫合線，用於胃腸道的缺損修復。
下一步將進行臨床前研究，深入瞭解手術貼片降解的過程對缺損傷口癒合的影響，為推動手術貼片的商業化，做更多臨床前研究和準備。
即將完成博士後訓練的吳晶晶表示，“進入新時代，中國對青年科學家愈加重視。在完成博士後訓練後，如有機會，我將毫不猶豫地選擇回國繼續開展研究，為生物醫用材料發展以及臨床轉化貢獻自己的一份力量。”
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參考：
1.Wu, J., Yuk, H., Sarrafian, T. L., Guo, C., Griffiths, L. G., Nabzdyk, C. S., & Zhao, X. An off-the-shelf bioadhesive patch for sutureless repair of gastrointestinal defects, Science Translational Medicine, 14, eabh2857 (2022).
2.Yuk, H., Wu, J., Sarrafian, T. L., Mao X., Varela C.E., Roche E.T., L. G. Griffiths, Nabzdyk, C. S., & Zhao, X. Rapid and coagulation-independent haemostatic sealing by a paste inspired by barnacle glue, Nature Biomedical Engineering, 5, (2021) 1131-1142.
