佩雷拉:现在和未来的缝合--医用胶水引导细胞修复新科技

全世界只有1%的人关注了「科技创新人物」, 你将是下一个科技领军人物!■按:她,玛利亚·佩雷拉,发明了一种可以颠覆现代外科手术的医用胶水,让切口缝针、拆线成为过去式。医用胶水已经为佩雷拉赢得了两项国际大奖:福布斯将她列为“30岁以下、在世

   

全世界只有1%的人关注了「科技创新人物」, 你将是下一个科技领军人物!

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她,玛利亚·佩雷拉,发明了一种可以颠覆现代外科手术的医用胶水,让切口缝针、拆线成为过去式。医用胶水已经为佩雷拉赢得了两项国际大奖:福布斯将她列为“30岁以下、在世界范围内纳米技术和心脏再生研究领域最优秀的人才”;2014年度的《麻省理工科技评论》将她评为35岁以下的杰出人才。如今,佩雷拉在巴黎的一家生物制药公司担任研究负责人,她计划将在未来几年里将这种医用胶水广泛推广到医院里。

佩雷拉,她告诉你努力可以改变世界

 

现在无论佩雷拉去哪儿——她所在的巴黎办公室、还是去波士顿开会、或是回到她葡萄牙的家——她都会带着一个拇指大小的、装满医用胶水的药水瓶。这个小药水瓶是现代医疗科技的一大进步,它可能装着人类外科手术中一个最古老的难题的解法:怎样无创缝合人体内的伤口。

 

缝合创口一直是人类外科手术里的一大难题。古埃及和古希腊人曾用肠线和丝绸来缝合创口,现代手术则用更精密的技术,但是创伤仍然会导致感染、瘙痒以及会留下伤疤。佩雷拉,一家巴黎生物制药公司的研究负责人,正在改变这一现状。

 

试想一下,在未来的医院里,开刀取出肿瘤之后不用缝针,取而代之的是用医用胶水往创口上一抹,经过紫外线光一照,医用胶水就能够止血、闭合伤口,然后随着时间的推移,这种仿生医用胶水随着孔洞的不断愈合而在降解

为了这个改变医疗历史的胶水,佩雷拉经过了多年刻苦努力地学习和苦心钻研。佩雷拉的创新旅程开始在九年之前,在她获得麻省理工-葡萄牙的博士奖学金之后,她来到波士顿开始做生物工程研究。

 

“自从那一天起,佩雷拉全身心的投入到科研当中去”,她的前任导师这么评价她。“因为佩雷拉钻研的热情和她要让世界成为一个更好的地方的决心,她在学习上真的万分努力,而且她让我看到了独一无二的学习与产出比例。”

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遇到问题,迎难而上

 

在美国,1%的新生婴儿(每年约有4万名婴儿)有先天性心脏缺陷(中国每年新增出生缺陷90万例,先天性心脏病排第一),这是导致新生儿死亡的首要疾病。

一个孩子的心脏,还没有这个孩子的拳头大,幼儿的心脏十分脆弱,任何对身体组织的缝合都可能产生新的组织撕裂,并且随着孩子的长大,治疗还要进行多次手术,从而替换不可降解的植入物,因为这些植入材料无法随孩子的成长而长大,若不进行手术将其取出,也会对孩子的心脏再次造成伤害。患儿家长们急切渴望找到更好的救治办法。

 

生物医学工程学家卡普,也是佩雷拉的恩师和伯乐,在2009年去波士顿儿童医院为先天性心脏缺损患者寻找更好的缝合办法,这就是佩雷拉研制出这种医用胶水的契机。他立了个课题,于是学习十分努力、而且很有科研天赋的佩雷拉就是带领这项研究的不二人选。

 

“科学技术的创新是提高人们生活水平的关键”,佩雷拉如是说。于是佩雷拉开始寻找一种可以让脆弱的幼儿心脏不缝针就愈合的方法。她想到了医用粘合剂。

 

现在市场上确实已经有了一些手术用粘合剂和密封剂,它们多数是生物粘合剂,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,所以它们多数被用来止血。

它们确实有一定的粘性,但不能长效的牢固联结,会在两天之内就降解在机体里。而且现有手术粘合剂的原料必须采自人的血液,这也极大的限制了它的生产和应用

 

佩雷拉的目标是能研制出一种医用胶水,这种胶水能够在高湿度、高度运动的环境中产生长久的粘合效果,这种胶水更能够经受住人体里面最严酷的环境:心脏,一个每分钟就有60次“血液飓风”的环境。

这种医用胶水一定要有足够的弹性来应对心脏的跳动,同时还要阻止血液来到器官表面,它还要能在人体内进行生物降解,并且对机体是无毒的。佩雷拉认为,目前外科手术中对人体组织的干预过多,而这种新型医用胶水粘合作用可以减少对人体组织的干预。

一只蜗牛引发的灵感

 

在老师卡普的指引下,佩雷拉开始在自然界中寻求解决方案,她搜集了大量鼻涕虫以及蜗牛的图片。

看到这些图片,她就在想,下雨的时候蜗牛是如何贴在叶子上的?为什么他们留下的痕迹不会被雨水冲刷掉?那些分泌物是什么物质?能不能通过仿生学应用到医用胶水上?

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于是佩雷拉开始想象这样一种产品,这种液体手术胶能够粘合各种器官,具备生物降解特性且不溶于血液和水。而且,胶水仅仅附着于组织的表面还不够,其必须要渗进组织内部才能形成牢固的粘合效果,防止空气或血液的渗透。

 

佩雷拉经过多次试验,终于在2012年的时候,研发出了一种满足以上所有要求的医用胶水——HLAA疏水性光活化粘合剂

此外,卡普和佩雷拉还开发了一种笔形装置,其能够发射与粘合剂反应的LED可见光线,外科医生在使用医用胶水之后可以用这种装置让胶水起到粘合作用。

 

医用胶水到底怎么粘?

 

2012年,佩雷拉和卡普在波士顿儿童医院进行活体动物演示, 在活的大鼠心脏上开一个洞,然后把医用胶水涂抹在大鼠心脏的孔洞处,接着用LED光笔全面照射,让医用胶水产生反应。

于是奇迹出现了,这种医用胶水排开血液,完全将活动着的大鼠心脏孔洞粘合起来。六个月后,佩雷拉检查了这只大鼠,一切生长良好。其心脏上的胶水随着孔洞的不断愈合而在降解。

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大鼠的心脏在没有任何缝合的情况下,被密闭了这个孔洞。这次活体实验的成功表示,佩雷拉也许解决了外科手术中一个最古老的难题!佩雷拉的医用胶水可以完全颠覆现代医疗!

 

医用胶水将成为外科手术的必备品

 

在葡萄牙长大的佩雷拉在2013年搬到巴黎,加入了由她的导师卡普和三个合伙人创办的生物制药公司。

 

由于这种新的医用胶水前景非常广阔,卡普所带领的生物制药公司将佩雷拉聘为公司的研究主管,同时大力支持她将这种医用胶水介绍给市场上的医疗机构。

很快的,佩雷拉和她的团队就实现了批量生产这种医用胶水:从实验室中的5克胶水到全面工业化生产,只用了一年多的时间。她的CEO这么评价她:“佩雷拉不是把事情做了,而是让这个事情从无到有的发生了。”

 

他们正在医疗机构进行临床试验,或许在几年之后我们就能在医院里面使用它。除了修补心脏,这种医用胶水也可以用在人体的其他地方

“从以前侵入性的修复、有潜在破坏性的缝合,到现在的胶水,我认为这个医用胶水有可能改变全世界的手术的执行方式,特别是人体的闭合方式。”她说。佩雷拉的梦想是完全颠覆现代医疗,直到目前为止,她正在这条路上加紧步伐。

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拥有如此好的项目,这家生物制药公司在2013年年底的时候已经完成了首轮融资,在改进外科粘合和缝合伤口项目上获得1100万欧元的投资。2016年3月份,生物制药公司在成功在D轮募集到2250万欧元,于是着手开始在巴黎的四家医院中进行手术胶水的临床试验。

 

2016年佩雷拉在接受血管重建手术(患者的血管被切开进行清理或扩展以让血液更好的流动)的患者身上测试使用这种胶水。外科医生马克表示,实验显示,参与临床测试的36名患者身上,这种胶水的止血速度很快,此外患者在术后三个月并没有什么不良反应。

 

除了巴黎的四家医院和美国的试点医院外,佩雷拉计划扩大临床试验范围,于明年在美国各地进行推广,她希望这种医用胶水能成为外科手术设备中的必备品,这将为减少患者的手术时间和痛苦、并发症等作出革命性的贡献。同时,她的公司也将因为这个巨大的成就名留青史、收益颇丰。

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