利用用激光活化的一种丝绸和金纳米材料成功修复了动物身上的伤口

在“星际迷航：下一代”中，指挥官Riker有着令人印象深刻的头部受伤的能力。对他来说幸运的是，Crusher博士可以掏出“真皮再生器”——一种用彩色激光治愈皮肤伤口的手持式科幻工具——来给他处理伤口。

对我们来说幸运的是，亚利桑那州立大学的Kaushal Rege及其同事正在开发一种与之基本上相同的东西。Advanced Functional Materials期刊上最近发表的一篇论文中，工程师们利用用激光活化的一种丝绸和金纳米材料成功修复了动物身上的伤口。

在这项概念验证性质的研究中，该技术可快速封合猪肠道和小鼠皮肤上的软组织伤口。例如，用在猪肠道上时，该技术对伤口的封合强度大约是传统缝合线的七倍。

当封合伤口时，缝合线、缝合钉或胶水经常会引起诸如修复部位处出现渗漏和组织缓慢恢复之类的问题。Rege实验室的博士生及这篇论文的作者之一Deepanjan Ghosh说：“我们正试图更快地封合伤口并使伤口更早痊愈。”

照片来源：Russell Urie/Advanced Functional Materials

该图比较显示了常规缝合、皮肤胶水封合及利用激光封合的伤口在受伤当天和受伤2天后的效果。

要使用激光来封合皮肤伤口，必须使用某种光电转换器来聚焦光的热量。Rege的实验室选择了金纳米棒并将它们嵌入到对蚕茧进行纯化得到的丝蛋白基体中。一种名为丝素蛋白的丝蛋白与胶原蛋白相粘合，后者是能将人体皮肤细胞固定在一起的一种结构蛋白。当近红外光照射金纳米棒时，金纳米棒会产生热量并激活丝蛋白和胶原蛋白以发生粘合，形成坚固的封条。

近红外激光的工作波长约为800纳米，足以加热金纳米棒而不会损坏皮肤。

工程师们制作了两种圆盘形密封剂：一种不溶于水并用于潮湿环境，另一种用于干燥环境。第一种用于修复猪肠道样本。当该团队通过修复的肠道泵送有色液体时，激光活化的密封剂在防止液体逸出方面性能比传统的缝合线或胶水好七倍。事实上，根据Ghosh的说法，利用激光修复的肠子的表现与正常的未损伤的肠子一样好。

接下来，该团队在小鼠皮肤上测试了水溶性密封剂。该团队用小鼠皮肤上1厘米长的切口做了测试，与缝合线或皮肤胶相比，使用这种密封剂的封合方式在术后两天带来明显更高的皮肤强度。而且，这种使用激光的封合方式费时很少，只需要大约4分钟时间。

由于近红外光可以深入到组织中，Ghosh及其同事希望最终可利用这项技术修复血管和神经组织，这些组织往往在体内深处，对其进行修复很费时间。Ghosh说：“考虑到神经或血管的尺寸，即使是训练有素的外科医生，缝合工作也是很费神费力的。”

Ghosh期望丝金材料的成本不会过于昂贵，激光器可成为医疗中心纳入预算的的一次性设备。

他们目前正在观察这种利用激光的伤口封合技术可否在活老鼠身上经受住检验。如果情况良好，他们将转向猪，最终可能转向人。

Crusher博士会非常自豪！