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天津大学成功研发动脉血管栓塞新材料
有望用于动脉瘤栓塞
2018-01-25      来源:天津大学

近期,天津大学材料学院刘文广教授研究团队创建了一种具有X光成像功能的高模量高强度体温刺激的形状记忆水凝胶,并与天津市一中心医院的冯学泉主任医师团队合作开发了一种新颖的形状记忆微弹簧圈,首次实现了高强度水凝胶对于动脉血管的栓塞。这种凝胶网络含有聚丙烯腈的偶极-偶极相互作用/聚丙烯酰胺的氢键物理作用及长链聚乙二醇二甲基丙烯酸酯的化学交联。广角X射线衍射、小角X射线散射结果提示,偶极对形成的结晶疏水微区对于提高凝胶的水环境稳定性和模量至关重要。动态力学分析表明,在室温下,由于强物理交联,凝胶杨氏模量高达16MPa,当温度升至体温,由于偶极/氢键作用的解离,凝胶模量降至270kPa。通过改变温度,可以实现体温驱动的形状记忆,凝胶的形状恢复速度快至4s。鉴于以往共聚含碘显影单体对于形状记忆效应的破坏,该团队通过简单的硫酸钡沉积方法赋予凝胶X光成像功能,实验结果显示,硫酸钡的吸附对形状记忆效应和力学性能几乎没有影响。

为了探索体内栓塞效果,该团队通过相反转方法成功将具有成像功能的凝胶预制成微弹簧圈,升温拉直,低温固定成直条状,在低温生理盐水保护下通过介入导管递送至猪肾动脉中,接触“热血”后,凝胶直条迅速转变成为弹簧圈,连续递送几个弹簧圈,成功实现肾动脉的栓塞。实验结果显示,凝胶可在体内良好显影并可观察到形状记忆过程,12周后的复查结果显示,水凝胶弹簧圈稳定存在于血管内并保持良好的栓塞功能,并未出现复通现象。解剖和染色结果显示,栓塞部位的肾脏已经缺血坏死,而对侧正常肾脏功能良好。这种具有自显影功能的形状记忆弹簧圈有望用于动脉瘤的栓塞。

此项研究工作得到了国家杰出青年基金和面上基金的资助,研究成果发表于《先进功能材料》。

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