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仿生貽貝黏膠將可降低胎兒手術風險
本篇主要介紹淡菜分泌的黏液能在海水中固定殼體,根據其成分和黏著原理將研發成仿生貽貝黏膠,做為潮濕環境下的手術密封劑,尤其是應用於胎兒手術時密封胎膜傷口,以防止手術導致的胎膜早破症
 
 
 
美國加州大學柏克萊分校菲利普•麥瑟史密斯(Philip Messersmith)教授已開始研究貽貝類(mussels,即臺灣俗稱之淡菜)在濕滑的石頭上附著的原理,特別是其中一種被普遍食用的紫殼菜蛤(Mytilus edulis)的黏液,因為人體內及胎兒發育的羊膜內都是水性環境,與貽貝類慣常附著的海底環境類似,仿生貽貝黏膠將可於胎兒手術時密封胎膜傷口,目前這項研究仍在試驗階段。

胎兒手術又稱為宮內手術或胎內手術。回溯1981年「胎兒手術之父」麥可•哈里遜(Michael Harrison)醫生於美國加州大學舊金山分校醫學中心成功完成世界第一個胎兒手術時,他將未出生的胎兒從母體取出,用特製的導管為尿道栓塞可能導致致命性腎臟損傷的胎兒進行繞道手術,再將胎兒放回母親子宮內等到足月出生。在此之前,對尚未出生的胎兒進行手術是難以想像的,因為早期使用開腹開子宮手術,屬於高度侵入性開放手術,傷口較大、且對母體子宮和胎兒的刺激較大,術後容易發生流產或胎兒死亡的情形。

但為了降低流產率和提高治癒率,有時有必要將治療時機提前至胎兒時期,因為有些胎兒在母體內發育階段即因基因異常、藥物作用或其他原因,造成生理機能或構造異常,嚴重時無法等到足月生產就可能胎死腹中。這些先天性疾病即便等到出生後再治療,卻仍有治療困難、產生併發症、或死亡的風險。但進行胎兒手術必須在胎膜上穿孔,即使是微創手術傷口,仍可能因胎膜變得脆弱易裂致羊水滲漏,造成胎膜早破症,引發母體、子宮、胎兒肺部感染或敗血症等併發症,導致胎兒早產甚至死亡。由於胎膜不會像皮膚一樣地癒合,也不宜用手術縫線縫合,故醫療器械穿刺進入胎膜進行胎兒手術前,需預先提高胎膜的密封性。

哈里遜醫生希望利用麥瑟史密斯教授開發的仿生貽貝黏膠,手術配合預密封方式,能有效避免侵入性手術對胎膜的破壞。作法是先用探針在胎膜和子宮之間撐起一小塊縫隙,然後注入液態的密封膠水,形成強化的區域,再從此區域穿透胎膜進行手術,除可降低和防止手術創傷,最重要的是能在醫療器械周圍形成密合封口,防止手術導致的胎膜早破症。

當貽貝找到合適的地點時,其足部由殼內伸出碰觸礁石並分泌黏液,在海水中迅即固化形成數根足絲,每根足絲在石頭上會形成硬化的足絲板(byssal plaque)作為「船錨」,足部再重複伸出及縮回多次形成許多條足絲(byssal thread)成為「纜線」,直到其殼體可以牢固在礁石上且不畏海水沖刷為止。貽貝類能牢牢附著在海底礁石上的關鍵是它的足絲腺(byssal gland),會分泌主成分為貽貝黏附蛋白(Mussel adhesive proteins, MAPs)的多種蛋白質黏液,具有超強附著力,其組成胺基酸序列中有30%多巴(Dopa)和15%離胺酸(Lysin),能和大多數天然固體基材表面的金屬原子形成強的鍵結,濃度越高則黏著力越強。研究團隊緣此開發出仿生貽貝黏膠,未來將可作為潮濕環境的手術密封劑(surgical sealant)使用。(以上新聞編譯自2016年6月30日發行之Berkeley News)(本文由科技部補助「向大自然借鏡:生物行為的科學解密」執行團隊撰稿)

責任編輯:歐陽盛芝/國立臺灣博物館
審校:歐陽盛芝/國立臺灣博物館
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