我校游正伟教授团队在生物医用弹性体领域 取得新进展：自愈合材料革新体内医学应用

近日，我校材料学院游正伟教授团队，和上海交通大学医学院附属瑞金医院心脏外科赵强、叶晓峰主任医师团队合作，在自愈合材料革新体内医学应用领域取得新进展。他们在《自然·通讯》(Nature Communications)在线发表题名为：Self-healing polyurethane-elastomer with mechanical tunability for multiple biomedical applications in vivo (具有力学可调性的自愈合聚氨酯弹性体用于多种体内生物医学应用)的研究论文。上海交通大学赵强、叶晓峰主任医师和游正伟教授为论文的共同通讯作者，上海交通大学博士研究生姜晨煜和我校材料学院博士研究生张璐之为论文的共同第一作者。

自愈合材料是一种“有生命”的材料，在损伤后，能够像人类的皮肤一样自行愈合，恢复其原有的结构和功能，可以大大延长材料的使用寿命、提高材料的使用安全性、降低材料的维护成本。因此，自愈合材料在汽车涂层、可穿戴电子、软体机器人等诸多领域显示出巨大的应用前景。大多数材料的愈合过程需要额外的刺激(如加热，紫外光等)，这些刺激对于生物体而言是有害的，难以在体内实施。因此自愈合材料的体内医学应用研究很少，尚未见真正利用材料的自愈合性来解决体内组织修复的报道。聚肟氨酯是近年来新兴的自愈合材料，游正伟教授团队在该领域开展了一系列工作，实现了其室温自发自愈合，证明了其多重化学转化等特点，研制了强韧自愈合材料，并基于其建立了3D打印愈合组装策略便捷构建复杂结构，设计了可任意编程的驱动器等(Adv. Mater.  2019, 31, 1901402;  Adv. Funct. Mater.  2019, 29, 1901058;  Mater. Chem. Front.  2019, 3, 1833; Adv. Funct. Mater.  2021, 31, 2008328; Sci. China Mater.  2021, 64, 1791; Macromolecules  2021, 54, 4081;  Chinese J. Polym. Sci.  DOI:  10.1007/s10118-021-2625-9)。在此，作者进一步设计了一种力学可调、生物相容、生物可降解，在生理环境下具有出色自发自愈合性的聚肟氨酯弹性体。在体内病变处原位愈合组装构建修复器件，代替缝合线和金属丝在传统腹主动脉瘤、神经接合和胸骨固定手术治疗中的功能，有效避免了手术对病变部位及周围组织的次生损伤，大大方便了手术操作，改善了手术效果。这里提出的基于材料自愈合性来解决临床问题的视角，将为磅礴发展的自愈合材料开拓新的应用领域，为生物医学问题提供新的解决手段。

该工作获得了国家自然科学基金、上海市自然科学基金、东华大学励志计划等项目资助。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-021-24680-x

自愈合弹性体的结构、性能，以及体内生物医学应用的示意图

游正伟教授团队长期致力于生物医用弹性体的研究，和上海交通大学医学院附属瑞金医院心脏外科赵强、叶晓峰主任医师团队合作，开拓其在组织修复、生物电子等领域的应用，为心血管疾病等重要医学问题提供了一系列新型解决方案。2021年初他们在国际顶尖医学期刊《自然·医学》(Nature  Medicine)杂志发表了题为：A perfusable, multi-functional epicardial device improves cardiac function and tissue repair  (一种可灌注的多功能心外膜装置可改善心脏功能及促进组织修复)的研究论文(Nat. Med.  2021, 27, 480.  https://www.nature.com/articles/s41591-021-01279-9)。该工作基于作者长期研究的弹性体，通过3D打印技术构筑了一种可灌注可渗透的多功能心外膜装置(PerMed)，将可生物降解的弹性补片，可灌注可渗透的多级微通道仿生血管网络和基于皮下植入泵的治疗物质精准投递缓释体系有机结合，有效改善梗死心肌左室重构，促进血管再生，改善局部微循环，促进心肌修复，进而明显改善心脏功能，为心肌梗死及心力衰竭的治疗，提高患者预后提供一种新的思路及方法。该器件集力学支撑、血管化和药物缓释于一体，在各种组织的修复再生领域具有广阔的应用前景。

团队主页：https://pilab.dhu.edu.cn/zyou/yjcg/list.psp