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  動脈瘤是一種動脈壁膨出的病癥，膨出后的血管壁變薄，極易破損，隨時危及生命。經(jīng)導管動脈栓塞術（TAE）由于其微創(chuàng)性，已被廣泛用于治療動脈瘤。商用的金屬彈簧圈在治療大口徑動脈瘤時，由于其剛度過高，在腔內(nèi)不能緊密堆疊，存在復通風險。形狀記憶高分子水凝膠作為一種具有記憶功能的智能軟濕材料，因其類軟組織性質(zhì)，作為可植入的微創(chuàng)支架和生物傳感器等具有潛在的應用前景。但是，絕大多數(shù)溫敏形狀記憶水凝膠過于柔軟，模量遠低于兆帕級別，在經(jīng)導管遞送過程中，極易變形堵塞導管，使手術失敗。此外，大多數(shù)記憶凝膠的響應溫度高于體溫，難以固定高回彈力小螺旋半徑的彈簧圈。并且，目前所研究的高強度水凝膠無X光成像功能，無法進行術中和術后的實時跟蹤檢查，這些問題極大地限制了高強凝膠真正的醫(yī)學應用。
  近期，天津大學材料學院劉文廣教授研究團隊創(chuàng)建了一種具有X光成像功能的高模量高強度體溫刺激的形狀記憶水凝膠，并與天津市一中心醫(yī)院的馮學泉主任醫(yī)師團隊合作開發(fā)了一種新穎的形狀記憶微彈簧圈，首次實現(xiàn)了高強度水凝膠對于動脈血管的栓塞。這種凝膠網(wǎng)絡含有聚丙烯腈的偶極-偶極相互作用/聚丙烯酰胺的氫鍵物理作用及長鏈聚乙二醇二甲基丙烯酸酯的化學交聯(lián)。廣角X射線衍射、小角X射線散射結(jié)果提示，偶極對形成的結(jié)晶疏水微區(qū)對于提高凝膠的水環(huán)境穩(wěn)定性和模量至關重要。動態(tài)力學分析表明，在室溫下，由于強物理交聯(lián)，凝膠楊氏模量高達 16 MPa，當溫度升至體溫，由于偶極/氫鍵作用的解離，凝膠模量降至 270 kPa。通過改變溫度，可以實現(xiàn)體溫驅(qū)動的形狀記憶，凝膠的形狀恢復速度快至4 s。鑒于以往共聚含碘顯影單體對于形狀記憶效應的破壞，該團隊通過簡單的硫酸鋇沉積方法賦予凝膠X光成像功能，實驗結(jié)果顯示，硫酸鋇的吸附對形狀記憶效應和力學性能幾乎沒有影響。

  為了探索體內(nèi)栓塞效果，該團隊通過相反轉(zhuǎn)方法成功將具有成像功能的凝膠預制成微彈簧圈，升溫拉直，低溫固定成直條狀，在低溫生理鹽水保護下通過介入導管遞送至豬腎動脈中，接觸“熱血”后，凝膠直條迅速轉(zhuǎn)變成為彈簧圈，連續(xù)遞送幾個彈簧圈，成功實現(xiàn)腎動脈的栓塞，實驗結(jié)果顯示，凝膠可在體內(nèi)良好顯影并可觀察到形狀記憶過程，12周后的復查結(jié)果顯示，水凝膠彈簧圈穩(wěn)定存在于血管內(nèi)并保持良好的栓塞功能，并未出現(xiàn)復通現(xiàn)象。解剖和染色結(jié)果顯示，栓塞部位的腎臟已經(jīng)缺血壞死，而對側(cè)正常腎臟功能良好。這種具有自顯影功能的形狀記憶彈簧圈有望用于動脈瘤的栓塞。
  該成果近日發(fā)表在Adv Funct Mater 2018 DOI: 10.1002/adfm.201705962。論文第一作者為博士生張銀宇，該工作得到了國家杰出青年基金（51325305）和面上基金(21274105)的資助。
  論文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201705962/full