你所知道的最黑的黑科技是什么？

莹

讲一个新鲜出炉的「黑科技」，就在上个月，Science （科学）杂志刊登一项最新研究：哈佛大学科学家受到「鼻涕虫」启发，研制了一种新型止血材料 TA（Tough Adhesives），中文翻译「强力胶」，名字起得也是简单粗暴。
这种新型材料可以迅速粘连止血，同时又保持极高的组织器官强度。
如下图，心脏上的孔洞都可以直接打个「补丁」，惊喜不惊喜，意外不意外？

用法也十分简单，只需要贴上就行，是不是很简单！

贴上后需要非常大的力气才能够扯掉：

而且，即使在有血的表面（湿润环境）也能轻松粘合：

此外，它的延展性十分好，可以拉伸到原体积 14 倍长度，同时仍可保证粘连处固定良好。

而且，时间越长，它的粘合作用越强，远远甩掉了其他同类胶水。

除了粘心脏，还能粘肝脏、粘皮肤、粘软骨、粘动脉等等等等：

它的细胞组织相容性良好，仅有轻中度的炎症反应。加上操作简单，就连心脏大出血，都可以「一贴止血」，这几乎就是理想中的完美外科吻合止血材料。
而这种材料，是从鼻涕虫身上找到的！



为什么是「鼻涕虫」？

目前外科最常用的纤维蛋白胶（fibrin glue）和「502」胶都存在严重缺陷。
氰基丙烯酸酯聚合物（「502」胶水有效成分）在含水的湿润环境下会逐渐分解，不但会产生甲醛等毒性物质，而且其强度会随之下降甚至消失。而这对于血管外科吻合来说就存在很大的风险。因此直到目前，仍只能应用于皮肤表面的粘连。
纤维蛋白胶（fibrin glue）常用于术后止血。这种粘合剂使用了从血浆中分离的纤维蛋白原，并用凝血酶将其转变为纤维蛋白形成凝块。这些凝块有一定粘性，但无法形成牢固的联结，而且 48 小时内就会被降解。而且其由于纤维蛋白原的特性，会导致手术部位广泛粘连，对未来可能手术造成风险。
在传统胶水材料折戟沉沙之时，科学家把目光投向了自然界中的生物。
贻贝、壁虎、蜗牛都能够产生粘液，稳定粘附，而在科学家们的筛选过程中，一种叫做 Arion subfuscus 的鼻涕虫脱颖而出。

这种鼻涕虫具有很好的柔软延展性；当遭受威胁时，它会分泌一种特殊的粘液，把它自己和岩石土壤表面粘起来，捕食者甚至很难将它从它胶粘的表面上撬开；而整个粘连过程都是在粘性湿润环境下进行的。

哈佛大学 Wyss 研究所迅速以这种鼻涕虫为原型，制备了一种新型双层水凝胶，这种水凝胶提取模拟了鼻涕虫体内双层藻酸盐 - 聚丙烯酰胺基质延展结构。同时借鉴其静电作用、共价键、物理渗透作用，确保粘连的强度。
研究团队为了展示这种灵感来源，特意将材料染色做成鼻涕虫的样子放在心脏上：



为啥这项「黑科技」可以登上顶级大刊 Science ？

这要从外科学的发展讲起了，外科学的发展，很大程度上是和外科止血技术的发展分不开的。
从基本的切开、结扎、缝合，到血管「三点式」吻合技术，再到目前各种复杂外科血管阻断吻合方式。可以说，血管外科技术的发展使我们目前习以为常的复杂外科手术成为可能。
但是外科技术的发展在最近十几年也遇到了瓶颈。
一方面，传统缝扎、电切电凝、超声刀等止血吻合方式，尽管可以有效止血，但是也不可避免的会带来对机体的二次损伤（物理损伤、电损伤、热损伤等），而这些损伤可能比手术本身损伤还大；
另一方面，一个优秀的外科医生，不光需要优秀的个人素质，而且需要长时间的专业训练。而重大手术（器官移植、复杂手术）血管阻断时间有限，只能由有经验的外科医生完成，这又进一步限制了外科医生训练可能。
而有没有能够能够迅速进行粘连，迅速牢固进行外科吻合的方法呢？
科学家很早之前就进行了这方面的探索，但结果却很不令人满意。
而现在，TA 的出现，完美解决了这个难题，也因此得到了学术圈的认可。
这次的技术创新，不同于以往手术室的技术改良，而是从根本上改变以往 100 多年的止血理念。
如果说老一辈的外科医生，只需要拿好手中的柳叶刀的话。那么新一代的外科医生，不但要关心学术进展，同样需要对这些交叉学科技术有所涉猎。
而这些，离不开科学的进展和外科技术的革新。这些改变，能够让外科手术实施更加完美，让患者受到的损伤也更少。


参考文献：
1. Li J, Celiz A D, Yang J, et al. Tough adhesives for diverse wet surfaces[J]. Science, 2017, 357(6349): 378-381.
2. Science 官网报告：Sealant inspired by slug slime could plug holes in the heart