CN105979976A - 用于粘合组织表面和材料的方法及其生物医药用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于粘合组织表面和材料的方法及其生物医药用途。具体而言，本发明涉及一种在有需要的受试者中将第一组织表面粘合到第二组织表面上的方法，其包括以下步骤至少一个组织表面上吸附一层纳米颗粒，并且使表面接近足够的时间，以允许表面彼此粘合。本发明还涉及一种在有需要的受试者中将材料粘合到生物组织的方法，其包括以下步骤：在材料和/或生物组织的表面上吸附一层纳米颗粒，并且使所述材料与所述生物组织接近足够的时间，以允许所述材料和所述生物组织彼此粘合。

Description

用于粘合组织表面和材料的方法及其生物医药用途

技术领域

本发明涉及用于粘合组织表面和材料的方法及其生物医药用途。

背景技术

许多组织粘合剂已在各种医疗程序和应用中得到应用，包括局部伤口闭合、补充或更换手术缝合线或卡钉、将合成材料粘合到生物组织以及药物递送。这些物质的特征在于具有聚合能力从而从稳定的液体单体形式形成固体沉淀物，适合于导管或针注射。

最广泛使用的组织粘合剂通常不适宜用作止血或体内液瘀滞装置，原因一般与温和毒性以及不易现场制备和敷用有关。这方面的一个很好的例子是氰基丙烯酸酯系列局部皮肤粘合剂，如DERMABOND^TM、Indermil^TM、Liquiband^TM等。氰基丙烯酸酯在暴露于空气中时快速活化的性质使氰基丙烯酸酯产品不适合用于活性止血现场包扎，且其无法结合到湿表面，从而不适于内部止血或体内液瘀滞用途。

用于体内液瘀滞用途的现有产品也有显著的问题。BioGlue^TM(Cryolife公司)是一种强力粘合剂和密封剂，但含有戊二醛交联的白蛋白，这种物质有毒且具有高度神经毒性。另一种密封剂是CoSeal(巴克斯特(Baxter))，它是由聚乙二醇(PEG)组成。它虽然无毒，但粘合强度很弱，大大限制了其应用。明胶已在各种伤口敷料中使用。由于明胶凝胶具有相对低的熔点，因此，它们在体温下不是非常稳定。因此，有必要通过建立蛋白链之间的交联来稳定这些凝胶。在实践中，这通常是通过用戊二醛或甲醛处理明胶而得到的。因此，交联的明胶可以制成对于流血伤口止血有用的干燥海绵。这种海绵的市售实例包括Spongostan(费诺森(Ferrosan)，丹麦)、Gelfoam(Upjohn，美国)和Surgifoam(爱惜康(Ethicon)，萨默维尔，新泽西州)。这些海绵的主要缺点在于，所使用的交联剂(甲醛或戊二醛)对细胞有毒性。

因此，提供克服一个或多个上述缺点的改进的粘合方法是得到非常期望的。

发明内容

本发明涉及用于粘合组织表面和材料的方法及其生物医药用途。特别地，本发明由权利要求定义。

具体实施方式

缝合线会对软结缔组织如肝或肺造成创伤。聚合物组织粘合剂需要聚合或交联反应的复杂体内控制，目前受限于毒性、在体内湿环境下粘性弱或无粘性。在这里，本发明人使用二氧化硅或氧化铁纳米颗粒证明，纳米桥接(nanobridging，通过水性纳米颗粒溶液的粘合)可在大鼠体内用于达到快速和强力的闭合，以及在与皮肤和肝脏不同的组织中实现深部伤口愈合。纳米颗粒还被用来将聚合物膜固定到组织，即使在如肝切除后所发生的血流的存在下，能够达到在一分钟内永久性止血的目的。此外，医疗器械和组织工程构建物已被固定到器官(如跳动的心脏)上。纳米桥接简单、快速，稳定性好，适合于转化到临床应用、外科手术及再生医学。

本发明涉及一种在有需要的受试者中将第一组织表面粘合到第二组织表面上的方法，其包括下列步骤：在至少一个所述组织表面上吸附一层纳米颗粒，以及使所述表面接近足够的时间，以允许所述表面彼此粘合。

本发明的方法可以在任何受试者内进行。所述受试者优选为哺乳动物，更优选为灵长类，更进一步优选地为人。受试者可以是男性或女性，可以是任何年龄，包括产前(即，在子宫内)、新生儿、婴儿、少年、青少年、成年和老年受试者。

在一些实施方案中，本发明的方法应用于选自由以下组成的组中的至少一种组织表面：皮肤组织、毛发组织、指甲组织、角膜组织、舌组织、口腔组织、食管组织、肛门组织、尿道组织、阴道组织、尿道上皮组织、涎腺组织、乳腺组织、泪腺组织、汗腺组织、前列腺组织、尿道球腺组织、前庭大腺组织、子宫组织、呼吸道和消化道杯状细胞组织、胃粘膜组织、胃腺体组织、胰腺组织、脾组织、肺组织、垂体组织、甲状腺组织、甲状旁腺组织、睾丸组织、卵巢组织、呼吸道腺体组织、消化道腺体组织、肾上腺组织、肾组织、肝组织、脂肪组织、导管细胞组织、胆囊组织、附睾组织、输精管组织、血管组织、淋巴腺组织、淋巴管组织、滑膜组织、浆膜组织、鳞状上皮组织、耳蜗组织、脉络丛组织、室管膜组织、硬膜组织、软蛛网膜组织、巩膜组织、视网膜组织、虹膜组织、睫状组织、牙组织、耳组织、韧带组织、腱组织、弹性软骨组织、纤维软骨组织、透明软骨组织、骨髓组织、椎间盘组织、密质骨组织、松质骨组织、骨骼肌组织、心肌组织、平滑肌组织、心脏瓣膜组织、心包组织、胸腔组织、腹膜组织、血液细胞组织、神经元组织、神经胶质组织、感官传感器细胞组织、疼痛敏感组织、自主神经元组织、外周神经系统组织、颅神经组织、眼晶状体组织、生殖细胞组织、胸腺组织、胎盘组织、胎膜组织、脐带组织、干细胞组织、中胚层组织、外胚层组织、内胚层组织、自体组织、同种异体移植组织或它们的组合。

本发明还涉及一种在有需要的受试者中将材料粘合到生物组织的方法，其包括下列步骤：在所述材料和/或所述生物组织的表面上吸附一层纳米颗粒，并且使所述材料和所述生物组织接近足够的时间，以允许所述材料和所述生物组织彼此粘合。

如本文中所使用的，术语“材料”表示可用于粘合到组织的任何材料，这种粘合可以用于任何目的，包括但不限于，研究目的、诊断目的和治疗目的。通常，所述材料为天然材料或人工材料(即人造材料)。该材料的固态性可以或强或弱，柔性可以或强或弱，溶胀能力可以或强或弱。

在一些实施方案中，所述材料是一种人造材料。通常，所述材料选自由以下组成的组：膜、支架材料、薄膜、片材、胶带、贴剂、网片或医疗设备。

在一些实施方案中，所述材料是生物相容的材料。如本文所用，术语“生物相容的”通常是指具有对活体组织不产生损伤、毒性或免疫反应的性质或特性。因此，在受试者体内植入该材料后，该材料不实质上引起损伤、毒性或免疫反应，例如异物反应或炎症反应(特别是过度的炎性反应)。

在一些实施方案中，所述材料是可生物降解的。如本文所用的术语“可生物降解的”被定义为包括生物可吸收材料和生物可再吸收材料二者。特别地，“可生物降解的”是指该材料在体内条件下分解或失去结构完整性(例如，酶促降解或水解)或在体内生理条件下被分解(物理或化学)，使得降解产物是由身体排泄的或可吸收的。

根据本发明，所述材料的外表面应具有吸附本发明的纳米颗粒的能力。特别地，所述材料的至少一个表面或其一部分是极性的。在一些实施方案中，所述材料由金属、玻璃或聚合物制成。

通常，所述材料可以由任何生物相容的聚合物制成。所述生物相容的聚合物可以是合成的或天然的。所述生物相容的聚合物可以是可生物降解的，不可生物降解的或可生物降解的和不可生物降解的组合。

可使用的代表性天然可生物降解的聚合物包括但不限于：多糖，如藻酸盐、葡聚糖、壳多糖、透明质酸、纤维素、胶原蛋白、明胶、岩藻聚糖、糖胺聚糖以及它们的化学衍生物(化学基团的取代和/或加成，例如，烷基、亚烷基、羟基化、氧化和其它本领域技术人员常规使用的修饰方法)；以及蛋白质，如白蛋白、酪蛋白、玉米醇溶蛋白、丝及其共聚物和共混物，单独或与合成的聚合物的结合。

可使用的合成修饰的天然聚合物包括但不限于：纤维素衍生物，如烷基纤维素、羟烷基纤维素、纤维素醚、纤维素酯、硝化纤维素和壳聚糖。适合的纤维素衍生物的例子包括甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟丁基甲基纤维素、醋酸纤维素、丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸邻苯二甲酸纤维素、羧甲基纤维素、三乙酸纤维素，以及硫酸纤维素钠盐。在本文中这些统称为“纤维素”。

适合使用的代表性的合成可降解的聚合物包括但不限于：从内酯单体，如乙交酯、丙交酯、己内酯、ε-己内酯、戊内酯和δ-戊内酯、以及普朗尼克(pluronics)、碳酸酯(例如，三亚甲基碳酸酯、四亚甲基碳酸酯等)；二恶烷酮(例如，1,4-二恶烷酮和对二恶烷酮)，1,二氧杂环庚烷酮(1,dioxepanones)(例如，1,4-二氧杂环庚烷-2-酮和1,5-二氧杂环庚烷-2-酮)，以及它们的组合制备的多羟基酸。由此形成的聚合物包括：聚丙交酯；聚(乳酸)；聚乙交酯；聚(乙醇酸)；聚(三亚甲基碳酸酯)；聚(二氧环己酮)；聚(羟基丁酸)；聚(羟基戊酸)；聚(丙交酯-co-s-己内酯)；聚(乙交酯-co-8-己内酯)；聚碳酸酯；聚(伪氨基酸)；聚(氨基酸)；聚(羟基烷酸酯)；聚亚烷基草酸酯；聚醚酯；聚酸酐；聚原酸酯；和共聚物、嵌段共聚物、均聚物、混合物及其组合。

合适的非生物可吸收材料的一些非限制性实例包括但不限于：聚烯烃，例如聚乙烯和聚丙烯，包括无规立构体、全同立构体、间同立构体以及它们的共混物；聚乙二醇；聚乙烯氧化物；超高分子量聚乙烯；聚乙烯和聚丙烯的共聚物；聚异丁烯和乙烯-α-烯烃共聚物；氟化聚烯烃，如氟乙烯、氟丙烯，氟代聚乙二醇(fluoroPEGS)和聚四氟乙烯；聚酰胺，如尼龙和聚己内酰胺；聚胺；聚亚胺；聚酯，如聚对苯二酸乙烯酯(polyethylene terephthalate)和聚对苯二酸丁烯酯(polybutylene terephthalate)；脂肪族聚酯；聚醚；聚醚-酯，如聚丁酯；聚四亚甲基醚二醇；1,4-丁二醇；聚氨酯；丙烯酸系聚合物和共聚物；改性聚丙烯腈纤维；卤乙烯聚合物和共聚物，如聚氯乙烯；聚乙烯醇；聚乙烯醚，如聚乙烯基甲基醚；聚偏二卤化物，如聚乙二醇氟化物和聚偏二氯乙烯；聚丙烯腈；聚芳醚酮；聚酮；聚乙烯基芳烃，如聚苯乙烯；聚乙烯酯，如聚乙酸乙烯酯；乙烯基单体和与烯烃之间的共聚物，如乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、ABS树脂和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物；醇酸树脂；聚碳酸酯；聚甲醛；聚膦嗪；聚酰亚胺；环氧树脂；芳纶纤维，人造丝；人造丝-三醋酸；氨纶；有机硅；以及它们的组合。

在一些实施方案中，所述材料包括用作生物医学假体和组织工程支架的机织布或无纺布。它们在自然界中可以是可生物降解的或不可生物降解的，由许多制造方法(包括电纺丝)获得，以使其具有小孔径、高孔隙率和高表面积。

在一些实施方案中，所述材料是网片，特别是外科手术网片。如本文中所用，术语“网片”是指包括具有网状织品或结构的任何元件，并且可以包括但不限于，线状段组成的互连的网，具有多个孔和/或去除部分材料的材料片，诸如此类。如本文中所用，术语“外科手术网片”是指适用于在外科手术过程中使用网片，例如，不需要缝合到腹壁的网片。用于加强腹腔、盆腔或胸部组织的薄弱区域，或者用于替换既未受损也未手术去除的内部结构软组织的一部分的外科网片也可以制成为具有抗粘合性能的。外科网片药物洗脱递送装置可包括具有置于药物洗脱网片缠绕植入物的一种或多种治疗剂，药物洗脱网片缠绕植入物位于如其中所述医疗设备和内部组织临近处。网片可以是无生物可吸收的粘合涂层和薄膜制成的单层、多层和三维结构。网片最常见是由合成的非吸收性聚合物材料构建，如聚乙烯、聚四氟乙烯和聚丙烯，并且可以包括具有附接到其上、结合入其中、或涂在其上的治疗剂的载体。通常情况下，用于供疝修补术和腹壁重建的可用不同材料组有四种：PP、PTFE、ePTFE和聚酯(POL)(Yilmaz Bilsel,Ilker Abci The search for ideal hernia repair；mesh materials and types International Journal of Surgery 10(2012)317e321)。PP是具有碳原子和交替甲基的疏水性聚合物。这种材料柔韧性好，强度高，易切割，易于被周围组织快速吸收，且抗感染。单丝性质提供了大孔径，有利于纤维血管内生长、抗感染和提高依从性。PP仍然是网片疝修补术最流行的材料。PTFE是具有高负电荷的化学上惰性的合成含氟聚合物，因此水和油不附着到其上。这种材料不会被人体组织吸收，并变得被包裹。组织吸收性差增加了疝复发率，且受感染的PTFE网片必须移植出体内。PTFE是微多孔的，这允许细菌通过，但阻止巨噬细胞通过；因此，身体不能清除感染。8和9PTFE膨胀以获得改进，且成为一个统一的、纤维状和微多孔结构，具有改进的强度，称为ePTFE。虽然它不被组织吸收且具有血清肿形成的高发病率，但ePTFE保持惰性，并且很少产生炎症影响，这使得它能够被直接放置在内脏上。POL是对苯二甲酸酸的碳聚合物，并且可以制作成适合被编织成假体网片的强纤维。它是一种亲水性材料，并且通过水解降解。用于这种外科手术应用的网片结构用作身体内局部治疗剂递送的一种药物洗脱输送装置。将载体固定和/或直接涂覆到手术网片上，使得设备操作容易，克服了薄膜的缺点，即撕裂、折叠，接触体液时快速溶解，以及缺乏固定或锚定装置。非吸收性网片结构一般在安装过程中提供比生物可吸收或生物可分解的聚合物薄膜更好的操作强度和定向位置控制。

在一些实施方案中，所述材料是一种植入物。常规的改进已得到进行，以方便植入物的使用。这些措施包括：适应于塞技术的不同技术( )的预制或预切植入物；允许精索(列支敦士登技术)通过的不同的预切假体；假定预腹膜技术腹股沟区域解剖轮廓的网片(例如)。特别地，所述植入物设计成促进其植入。配有自动粘合盖(例如：)或热感应卡钉(例如：)的植入物；理论上限制移动可能性的三维植入物(例如：)；适于腹腔镜操纵的植入物，例如，预轧以便于通过套管针(例如：)，或使用预插入基点缝合线(例如：)的植入物，可以是适合的。

在一些实施方案中，所述材料为一种生物假体。在腹壁手术装置中使用的生物假体，来自动物(猪(真皮或肠粘膜)或牛(心包)来源的异种假体，网状或非网状)或人体(异体)组织。它们是由I型、III型或IV型胶原基质以及通过脱细胞、杀菌和病毒灭活制备的无菌无细胞弹性蛋白构成，目的是增强宿主组织对假体的吸收和细胞定植。商业实例包括但不限于：过程、 (非网状的牛心包生物假体)、Protexa(猪真皮)、脱细胞水合真皮，以及AlloMaxTM(原NeoformTM)(源于人类真皮的无细胞胶原基质)。

在一些实施方案中，所述材料是一种矫形外科植入物。通常，矫形外科植入物包括但不限于假肢膝盖、臀部、肩部、手指、肘、腕、踝关节、手指和脊椎元件。

特别地，所述材料是一种伤口覆盖材料、伤口修复材料、伤口治疗材料、术后防粘连材料或止血伤口敷料。特别地，所述材料是一种可植入的材料，这将给受试者带来治疗益处。特别地，所述材料是一种多层结构。

在一些实施方案中，所述材料是一种膜。特别地，所述膜的厚度可根据应用而变化，但通常会在约0.5mm到约8mm的范围内，可能的范围为约2mm到约5mm之间，一种可能的厚度为3mm左右。在一些实施方案中，所述膜可以由任何材料制成，但该膜通常是胶原纤维膜。

在一些实施方案中，所述材料是小肠黏膜下层(SIS)材料。SIS实际上用于伤口护理治疗，特别是直接在已经清创和清理的开放性伤口上敷用SIS层。SIS一直被描述为一种天然无细胞生物材料，其用于修复、支持和稳定各种解剖结构缺陷和外伤。SIS材料为一种从猪小肠粘膜下层获得的组织工程胶原基质，在植入人体软组织时，猪小肠粘膜下层模拟其宿主的特性。此外，有教导称SIS材料提供了一种具有三维结构和生物化学组分的天然支架状基质，其可吸引宿主细胞并支持组织重塑。

在一些实施方案中，所述材料是一种支架，特别是一种水凝胶支架。本发明的方法实际上特别适用于组织工程。组织工程通常被定义为通过将细胞接种到适合于植入的支架上或其内创造组织或器官等同物。支架必须是生物相容的，而且细胞必须能够附着到支架上且在其上增殖，以形成组织或器官等同物。因此，这些支架被视为用于在体外或体内细胞生长的基底。一种理想的生物相容支架的属性包括支持细胞在体外或体内生长的能力，支持多种细胞类型或谱系生长的能力，被赋予不同程度的所需柔性或刚性的能力，具有不同程度的生物降解性的能力，被引入到体内预期部位而不引起二次伤害的能力，以及作为将药物或生物活性物质递送到所需作用部位的媒介物或储器的能力。水凝胶代表一种有吸引力的支架材料，因为它们在结构上类似于许多组织的细胞外基质，通常可以在相对温和的条件下进行处理，并且可以以微创方式递送。因此，水凝胶(一类高度水合的聚合物材料，水含量按重量计高于30％)被用作支架材料，用于药物和生长因子递送、工程组织置换，以及各种其他应用。

通常，各种合成和天然来源的材料可被用来形成用于组织工程支架的水凝胶。合成材料包括聚环氧乙烷(PEO)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸(PAA)、聚(富马酸二羟丙酯-co-乙二醇)(P(PF-co-EG))、多肽、聚甲基丙烯酸羟乙酯(PHEMA)、聚(2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸)(PAMPS)、聚丙烯酰胺(PAAm)、聚环氧乙烷(PEG)、聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)、基于环糊精的聚轮烷凝胶(CD-PRs)、蛋白质接枝水凝胶、肽接枝水凝胶、DNA接枝聚丙烯酰胺、四胺封端的聚乙二醇(TAPEG)、四-NHS-戊二酸酯封端的PEG(TNPEG)、四羟基封端的PEG(THPEG)、聚(甲基丙烯酰胺-co-丙烯酰胺)、聚(环氧乙烷-co-环氧丙烷)(sPEGPPG)、聚甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸三嵌段共聚物和双网络(DN)或半互穿聚合物网络结构(IPN)如光聚合PEG-二丙烯酸酯(PEG-DA)、聚乙二醇和光交联4-叠氮基苯甲酸改性的脱乙酰壳多糖(AZ-C)、丙烯酸甲酯(MA)和醛(AD)双官能化的明胶和葡聚糖的互穿聚合物网络结构(IPN)(DA-MA-AD)、聚乙二醇/聚丙烯酸(PEG/PAAc)、聚(醚-氨基甲酸酯)/聚甲基丙烯酸甲酯(PEU/PMMA)、琼脂糖/聚乙二醇二丙烯酸酯、修饰的透明质酸/聚(N,N'-二甲基丙烯酰胺)(PHA/PDMAAm)、水母/聚丙烯酰胺(JF/PAAm)、聚乙烯醇的PVA/PEG、聚乙二醇(PEG)/聚二甲基硅氧烷(PDMS)(PEG/PDMS)、聚丙烯酸/聚乙烯醇、聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT)/PAMPS/PAAm、聚(环氧乙烷-环氧丙烷)(sPEOPO)。

代表性的天然衍生的聚合物包括琼脂糖、藻酸盐、脱乙酰壳多糖、胶原蛋白、纤维蛋白、明胶、以及透明质酸(HA)、葡聚糖、脱乙酰壳多糖、角叉菜胶。特别是可以使用任何类型的多糖。例如，适合的多糖包括但不限于葡聚糖、琼脂、藻酸、透明质酸、菊粉、支链淀粉、肝素、岩藻依聚糖、硬葡聚糖、凝胶多糖、淀粉、纤维素和它们的混合物。可以用于产生所需多糖的单糖包括但不限于核糖、葡萄糖、甘露糖、半乳糖、果糖、山梨糖、山梨糖醇、甘露糖醇、艾杜糖醇、半乳糖醇及其混合物。这些化合物中的许多是从公司如Sigma-Aldrich(圣路易斯，密歇根州，美国)购得。多糖优选的重均分子量是从约10,000道尔顿至约2,000,000道尔顿，更优选地，从约10,000道尔顿至约500,000道尔顿，最优选地，从约10,000道尔顿至约200,000道尔顿。

在一些实施方案中，所述多孔材料(例如水凝胶)是根据在WO2009047346A1中描述的方法或根据在WO2009047347A1中描述的方法制备的。

在一些实施方案中，所述材料(例如水凝胶)是多孔的。通常，该材料(例如水凝胶)的平均孔径为约100纳米至约500微米。孔密度为约4％至约25％。

在一些实施方案中，所述生物活性剂可以整合到所述材料(例如水凝胶)中。适合的活性剂包括生长因子，如转化生长因子(TGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)、血小板衍生的生长因子(PDGF)、表皮生长因子(EGF)、结缔组织激活肽(CTAP)、成骨因子和生物学活性类似物、片段，以及这些生长因子的衍生物。转化生长因子(TGF)超基因家族的成员，是多功能调节蛋白，是特别适合的。TGF超基因家族的成员包括β转化生长因子(例如，TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3)；骨形态发生蛋白(例如，BMP-1、BMP-2、BMP-3、BMP-4、BMP-5、BMP-6、BMP-7、BMP-8、BMP-9)；肝素结合生长因子(例如，成纤维细胞生长因子(FGF)、表皮生长因子(EGF)、血小板衍生的生长因子(PDGF)、胰岛素样生长因子(IGF))；抑制素(例如，抑制素A、抑制素B)；生长分化因子(例如，GDF-1)；和激活素(例如，激活素A、激活素B、激活素AB)。

除了上面讨论的生物活性剂，大量的药剂在本领域中是已知的并且适合用于本发明的组合物中。术语“药剂”包括但不限于：药物；维生素；矿物质补充剂；用于治疗、预防、诊断、治愈或减轻疾病或病症的物质；或者影响身体结构或功能的物质；或在置于一个预定的生理环境下后变得具有生物活性或更多活性的前体药物。

类别广泛的有用药剂的非限制性实例包括以下治疗类别：合成代谢剂、抗酸剂、抗气喘剂、抗胆固醇血症剂和抗脂质剂、抗凝血剂、抗惊厥药、止泻药、抗止吐药、抗感染剂、抗炎剂、抗躁狂剂、抗恶心药、抗肿瘤剂、抗肥胖剂、解热剂和止痛剂、抗痉挛剂、抗血栓形成剂、抗尿酸血症剂、抗心绞痛剂、抗组胺剂、抗止咳药、食欲抑制剂、生物制剂、脑扩张剂、冠状动脉扩张剂、减充血剂、利尿剂、诊断剂、促红细胞生成药、祛痰剂、胃肠镇静剂、高血糖剂、安眠药、降血糖药、离子交换树脂、泻药、矿物质补充剂、粘液溶解剂、神经肌肉药、周围血管扩张剂、精神药物、镇静剂、兴奋剂、甲状腺和抗甲状腺剂、子宫松弛药、维生素和前药。

更具体地，有用的药剂的非限制性实例包括下列治疗类别：止痛剂，如非类固醇抗炎药、阿片激动剂和水杨酸盐；抗组胺药，如H1受体阻断剂和H2受体阻滞剂；抗感染剂，如驱虫剂、抗厌氧菌类药、抗生素、氨基糖苷抗生素、抗真菌抗生素、头孢类抗生素、大环内酯类抗生素、杂β-内酰胺抗生素、青霉素类抗生素、喹诺酮类抗生素、磺胺类抗生素、四环素类抗生素，抗分支杆菌药、抗结核药、抗原虫药、抗疟药、抗原虫药、抗病毒剂，抗逆转录病毒剂，抗疥螨剂和尿道抗感染药；抗肿瘤剂，如烷化剂、氮芥烷基化剂、亚硝基脲烷化剂、抗代谢物、嘌呤类似物抗代谢物、嘧啶类似物代谢拮抗剂、激素抗肿瘤药、天然抗肿瘤药、抗生素天然抗肿瘤药，以及长春花生物碱天然抗肿瘤药；自主神经系统药物，如抗胆碱能药、抗毒蕈碱抗胆碱能药、麦角生物碱、拟副交感神经药、胆碱能激动剂拟副交感神经药、胆碱酯酶抑制剂、对-拟交感神经药、交感神经阻滞药、α-阻断剂交感神经药、β-阻滞剂交感神经药、拟交感神经药、肾上腺素能激动剂拟交感神经药；心血管药，如抗心绞痛药、β受体阻断剂抗心绞痛药、钙通道阻滞剂抗心绞痛药、硝酸盐抗心绞痛药、抗心律失常药、强心苷抗心律不齐药、I类抗心律失常药、II类抗心律失常药、III类抗心律失常药、IV类抗心律失常药、抗高血压药、α-阻断剂抗高血压药、血管紧张素转换酶抑制剂(ACE抑制剂)抗高血压药、β-阻断剂抗高血压药、钙通道阻滞剂抗高血压药、中央动肾上腺素抗高血压药、利尿降压药、末梢血管扩张药抗高血压药、抗高血脂药、胆汁酸螯合剂抗高血脂药、HMG-CoA还原酶抑制剂抗高血脂药、正性肌力药、强心苷正性肌力药物和溶栓药物；皮肤病药，如抗组胺剂、抗炎剂、皮质类固醇抗炎剂、止痒剂/局部麻醉剂、局部抗感染药、抗真菌外用抗感染药、抗病毒药局部抗感染药，和局部抗肿瘤药；电解和肾剂，如酸化剂、碱化剂、利尿剂、碳酸酐酶抑制剂利尿剂、袢利尿剂、渗透性利尿剂、保钾利尿剂、噻嗪类利尿剂、电解质替换剂，和促尿酸尿剂；酶，如胰腺酶和溶栓酶；胃肠剂，如止泻药、止吐药、胃肠抗炎剂、水杨酸胃肠抗炎剂、抗酸抗溃疡剂、胃酸泵抑制剂抗溃疡剂、胃粘膜抗溃疡剂、H2受体阻滞剂抗溃疡药、胆石溶解剂、消化剂、催吐剂、泻药和大便软化剂，和促胃肠动力药；全身麻醉剂，如吸入麻醉药、卤化吸入麻醉药、静脉麻醉药、巴比妥类静脉全麻药、苯二氮卓静脉麻醉药和阿片受体激动剂静脉全麻药；血液学剂，如抗贫血剂、造血抗贫血剂、凝血剂、抗凝血剂、止血凝血剂、血小板抑制剂凝血剂、溶栓酶凝血剂和血浆体积膨胀；激素和激素改进剂，如堕胎药、肾上腺剂、皮质类固醇肾上腺剂、雄激素、抗雄激素、抗糖尿病药、磺酰脲类抗糖尿病剂、降血糖药、口服避孕药、黄体酮避孕药、雌激素、生育剂、催产药、甲状旁腺剂、垂体激素、孕激素、抗甲状腺药、甲状腺激素，和宫缩抑制剂；免疫生物药，如免疫球蛋白、免疫抑制剂、类毒素，和疫苗；局部麻醉剂，如酰胺局麻药和酯类局麻药；肌肉骨骼剂，如抗痛风抗炎剂、皮质类固醇抗炎剂、金化合物抗炎剂、免疫抑制抗炎剂、非类固醇消炎药(NSAID)、水杨酸抗炎剂、骨骼肌肉松弛药、神经肌肉阻断剂骨骼肌松弛剂和反向神经肌肉阻断剂骨骼肌松弛剂；神经剂，如抗惊厥药、巴比妥类抗惊厥药、苯二氮抗惊厥药、抗偏头痛剂、抗帕金森剂、抗眩晕剂、阿片激动剂和阿片拮抗剂；眼用药，例如抗青光眼剂、β-阻断剂抗青光眼剂、缩瞳药抗青光眼剂、散瞳剂、肾上腺素能激动剂散瞳剂、抗毒蕈碱散瞳剂、眼用麻醉剂、眼用抗感染药、眼用氨基糖苷类抗感染剂、眼用大环内酯抗感染剂、眼用喹诺酮类抗感染剂、眼用磺胺抗感染药、眼用四环素抗感染药、眼用抗炎剂、眼用皮质类固醇抗炎剂和眼用非甾体抗炎药(NSAID)；精神药物，如抗抑郁药、杂环抗抑郁药、单胺氧化酶抑制剂(MAOI)、选择性血清素再摄取抑制剂(SSRI)、三环抗抑郁药、抗躁狂药、抗精神病药物、吩噻嗪抗精神病药、抗焦虑药、镇静剂和安眠药、巴比妥酸盐镇静剂和催眠药、苯并二氮杂抗焦虑药、镇静剂和催眠药，和精神兴奋剂；呼吸剂，如镇咳药、支气管扩张剂、肾上腺素能激动剂支气管扩张剂、抗毒蕈碱支气管扩张剂、祛痰药、粘液溶解剂、呼吸抗炎剂，和呼吸道皮质类固醇抗炎剂；毒理学剂，如解毒剂、重金属拮抗剂/螯合剂、物质滥用剂、威慑物质滥用剂和戒断物质滥用剂；矿物质；和维生素，如维生素A、维生素B、维生素C、维生素D、维生素E和维生素K。

来自上述类别的有用药剂的进一步具体实例包括：(a)抗肿瘤药物，如雄激素抑制剂、抗代谢物、细胞毒性剂和免疫调节剂；(b)抗止咳药，例如右美沙芬、氢溴酸右美沙芬、诺斯卡品、咳必清柠檬酸盐和盐酸氯苯达诺；(c)抗组胺药，如氯苯那敏马来酸盐、苯茚胺酒石酸盐、马来酸吡拉明、琥珀酸多西拉敏和苯托沙敏柠檬酸；(d)减充血剂，如盐酸苯肾上腺素、盐酸苯丙醇胺、盐酸伪麻黄碱和麻黄碱；(e)各种生物碱，如磷酸可待因、可待因硫酸盐和吗啡；(f)矿物质补充剂，如氯化钾、氯化锌、碳酸钙、氧化镁和其它碱金属和碱土金属盐；(g)离子交换树脂，如消胆胺；(h)抗心律失常药，如N-乙酰基普鲁卡因胺；(ⅰ)解热药和镇痛药，如对乙酰氨基酚、阿斯匹林和布洛芬；(j)食欲抑制剂，如苯丙醇胺盐酸盐或咖啡因；(k)祛痰药，如愈创甘油醚；(l)抗酸剂，如氢氧化铝和氢氧化镁；(m)生物制品，例如肽、多肽、蛋白质和氨基酸、激素、干扰素或细胞因子和其它生物活性肽化合物，例如白介素1-18，包括突变体和类似物、RNA酶、DNA酶、促黄体激素释放激素(LHRH)和类似物、促性腺激素释放激素(GnRH)、转化生长因子β(TGF-β)、成纤维细胞生长因子(FGF)、肿瘤坏死因子α与β(TNF-α、TNF-β)、神经生长因子(NGF)、生长激素释放因子(GHRF)、表皮生长因子(EGF)、成纤维细胞生长因子同源因子(FGFHF)、肝细胞生长因子(HGF)、胰岛素生长因子(IGF)、侵袭抑制因子-2(IIF-2)、骨形态发生蛋白1-7(BMP 1-7)、促生长素抑制素、胸腺素-α-1、γ-球蛋白、超氧化物歧化酶(SOD)、补体因子、hGH、tPA、降钙素、ANF、EPO和胰岛素；以及(n)抗感染剂，如抗真菌剂、抗病毒剂、防腐剂和抗生素。

生物活性物质使用的量为治疗有效量。而生物活性物质的有效量将取决于所使用的具体材料，理想的生物活性物质的量可能为约1％至约65％。对于某些生物活性物质，较少用量也可达到治疗有效水平。

在一些实施方案中，所述材料(例如水凝胶)包括一定量的放射增敏剂。放射增敏剂是使癌细胞对放射疗法的作用更加敏感的药物。可以根据本发明使用的金属放射增敏剂的非限制性实例包括金属，优选惰性金属如铂、金、铱、锇、钯、镭、锌、铬、铜、银、钴、镍和钌。原子数越大，与放射的相互作用越好。其他有用的金属(虽然由于其原子数小而不太优选)包括铁。放射增敏剂的其他实例包括但不限于：胃复安、sensamide或neusensamide(由Oxigene生产)；甲基丝裂霉素(profiromycin)(由Vion公司生产)；RSR13(由Allos公司生产)；Thymitaq(由Agouron公司生产)、依他硝唑或碘苄胍(lobenguane)(由Nycomed公司生产)；钆特沙弗林(gadolinium texaphrin)(由Pharmacyclics公司生产)；BuDR/Broxine(由NeoPharm公司生产)；IPDR(由斯巴达公司生产)；CR2412(由Cell Therapeutic公司生产)；L1X(由Terrapin公司生产)；或类似物。

因此，包含一定量的放射增敏剂的材料(例如水凝胶)特别适合于通过放射疗法治疗癌症。一旦该材料(例如水凝胶)粘合到癌组织，即可用于放疗。典型地，所述癌症选自乳腺癌、前列腺癌、淋巴瘤、皮肤癌、胰腺癌、结肠癌、黑色素瘤、恶性黑色素瘤、卵巢癌、脑癌、原发性脑肿瘤、头颈部癌、神经胶质瘤、胶质母细胞瘤、肝癌、膀胱癌、非小细胞肺癌、头或颈癌、乳腺癌、卵巢癌、肺癌、小细胞肺癌、肾母细胞瘤、宫颈癌、睾丸癌、膀胱癌、胰腺癌、胃癌、结肠癌、前列腺癌、泌尿生殖癌、甲状腺癌、食管癌、骨髓瘤、多发性骨髓瘤、肾上腺癌、肾细胞癌、子宫内膜癌、肾上腺皮质癌、恶性胰腺胰岛素瘤、恶性类癌肿瘤、绒毛膜癌、蕈样肉芽肿、恶性高钙血症、宫颈增生、白血病、急性淋巴细胞性白血病、慢性淋巴细胞白血病、慢性粒细胞性白血病、急性粒细胞性白血病、急性骨髓性白血病、慢性骨髓性白血病、毛细胞白血病、神经母细胞瘤、横纹肌肉瘤、卡波西氏肉瘤、真性红细胞增多症、原发性血小板增多症、霍奇金病、非霍奇金淋巴瘤、软组织肉瘤、骨源性肉瘤、原发性巨球蛋白血症和视网膜母细胞瘤。

在一些实施方案中，所述多孔材料(例如水凝胶)负载有多个细胞。孔隙率的差异确实可以便于不同类型的细胞迁移到所述材料(例如水凝胶)的适当区域。在另一个实施方案中，孔隙率的差异可以促进在包括所述材料(例如水凝胶)的细胞类型中产生适当的细胞-细胞连接，这是对于组织发育/修复/再生的适当结构化所需的。例如，细胞过程的延伸可以通过支架材料的不同孔隙率更适当地调节。因此，该材料(例如水凝胶)可以包括任何组织的细胞。

通常情况下，细胞接种在所述材料(例如水凝胶)上。可替代地，所述材料(例如水凝胶)被浸没在含有所需细胞的培养液中足够的时间，以使细胞穿透整个材料(例如水凝胶)。特别地，所述材料(例如水凝胶)能够支持所接种细胞在培养液中生存和生长很长时间，而不诱导分化。更具体地说，本发明的所述材料(例如水凝胶)可为未刺激细胞的生长(没有被生长刺激剂活化)提供环境。

在一些实施方案中，细胞是多能干细胞或祖细胞。多能干细胞具有分化为内胚层、中胚层和外胚层的潜力。如本文所用，“多能”包括所有来源的多能干细胞，包括胚胎干细胞(ESC)、改性的成体干细胞或体细胞(ASC)，即诱导多能干细胞(IPSC)，以及非常小的胚胎样干细胞(VSEL)。胚胎多能干细胞传统上产生于胚胎发育的胚泡期，并具有发展成或许除胎盘外各类胎儿和成人细胞的能力。多能干细胞也可以从其他来源(例如胎盘)人工产生(即，诱导多能干细胞(IPSC))，或来自于成体干细胞(ASC)或者甚至成年体细胞的遗传操作。ASC位于全身的组织中，并且起到蓄池的作用，以替换损坏或老化的细胞。虽然最近的研究表明，成年组织(如骨髓)可收容有休眠的多能干细胞，称为“非常小的胚胎样干细胞”或“VSEL”，但ASC分化到其起源器官系统(即“多能”干细胞)细胞谱系通常受限。

通常情况下，各种动物胚胎干细胞系(例如，美国国立卫生研究院批准的细胞系WA09人类胚胎干细胞)可购自WiCell研究所(麦迪逊，威斯康辛州)。在本文所使用的人类胚胎干细胞线CECO-14可购自Cecolfes公司(波哥大，哥伦比亚州)。当然，如果需要的话，也可以使用其它胚胎干细胞系。

通常情况下，成体干细胞可以从哺乳动物组织中分离，包括从任何成人器官、脐带血或胎盘。成体干细胞是多能的，但它们可以使用常规技术被操纵，以提供多能干细胞(IPSC)。

在一些实施方案中，干细胞可以从哺乳动物中获得，例如但不限于啮齿动物、猪、猫、狗和灵长类，包括人类。

在一些实施方案中，本文有用的多能干细胞是不能存活的。有利的是，不能存活的干细胞不会形成畸胎瘤。通常情况下，干细胞可以通过照射、光疗、化疗和/或冻干而不能存活。对使多能干细胞不能存活的方法的选择没有特别的限制，但优选的是，所用的方法可有效保持干细胞的细胞内的内容物。

在一些实施方案中，所述材料(例如水凝胶)被接种的细胞选自下组：软骨细胞；纤维软骨细胞；骨细胞；成骨细胞；破骨细胞；滑膜细胞；骨髓细胞；间充质细胞；肌细胞；基质细胞；干细胞；胚胎干细胞；源自脂肪组织的前体细胞；外周血祖细胞；成人组织中分离的细胞；遗传转化的细胞；软骨细胞和其它细胞的组合；骨细胞和其他细胞的组合；滑膜细胞和其它细胞的组合；骨髓细胞和其他细胞的组合；间充质细胞和其他细胞的组合；基质细胞和其它细胞的组合；干细胞和其他细胞的组合；胚胎干细胞和其他细胞的组合；从成人组织和其它细胞中分离的祖细胞的组合；外周血祖细胞与其他细胞的组合；从成人组织和其它细胞中分离的干细胞的组合；以及基因转化的细胞和其他细胞的组合。

在一些实施方案中，细胞可以被遗传工程改造，以表达所期望的分子，例如肝素结合生长因子(HBGF)、转化生长因子α或β(TGFβ)、α-成纤维细胞生长因子(FGF)、表皮生长因子(TGF)、血管内皮生长因子(VEGF)和SDF-1，其中的一些也是血管生成因子。在另一个实施方案中，表达的因子包括激素，例如胰岛素、胰高血糖素和雌激素。在另一个实施方案，表达因子如神经生长因子(NGF)或肌肉形态发生因子(MMF)，或在另一个实施方案中，表达肿瘤坏死因子α/β。

在一些实施方案中，根据本发明的水凝胶适于制备血管代用品来替代受损的动脉，例如Chaouat等人的文献中所描述的(Chaouat M,Le Visage C,Autissier A,ChaubetF,Letourneur D.The evaluation of a small-diameter polysaccharide-basedarterial graft in rats.Biomaterials.2006Nov；27(32):5546-53)。这样的代用品可以根据本发明的方法通过使用一个模具来制备。然后，这样的代用品可以包括在体外或体内重建血管的细胞群。在另一个实施方案中，细胞可以包括但不限于间质干细胞(MSC)、内皮祖细胞(EPC)、内皮细胞、成纤维细胞和平滑肌细胞。

在一些实施方案中，本发明的所述材料(例如水凝胶)也适合于制备软骨植入物。以这样的方式，本发明的支架可负载软骨细胞、骨细胞；成骨细胞；破骨细胞；血管细胞或它们的混合物，然后被固定到通过本发明的纳米颗粒待修复的软骨。

所述材料(例如水凝胶)的植入部位取决于需要治疗的患病/受伤组织。例如，要治疗关节软骨、半月板和骨中的结构缺损，所述细胞接种复合材料(例如水凝胶)被放置在缺损部位，来促进损伤组织的修复。

在中枢神经系统(CNS)损伤的情况下，所述材料(例如水凝胶)可接种成人神经干细胞、胚胎干细胞、经胶质细胞和支持细胞的组合。在优选实施方案中，复合支架可接种从转化的细胞系获得的支持细胞(Sertoli)，异种或同种异体来源，结合神经元干细胞。支持细胞(Sertoli)在加入干细胞和随后的在损伤部位植入之前，可与复合支架一起培养一段时间。这种方法可以规避用于中枢神经系统的细胞治疗的的主要障碍之一，即移植后的干细胞存活。截留大量支持细胞的复合支架可以为干细胞的存活提供更适合的环境。

因此，所述材料(例如水凝胶)可以有效地被作为原材料用于制造人工组织或器官，如人造血管、人工食道、人工神经、人工心脏、前列腺心脏瓣膜、人工皮肤、矫形外科植入物、人工肌肉、人造韧带、人造呼吸器官等。此外，所述材料(例如水凝胶)可以通过与从组织或器官获得的功能性细胞共混或掺入其他类型的生物材料而制成混合组织的形式。它可以有各种生物医学应用，例如，维持细胞功能、组织再生等。

在一些实施方案中，如以上所描述的所述材料(例如水凝胶)可适于治疗伤口。因此，所述伤口愈合材料(例如水凝胶)将增加伤口愈合的速度。要愈合的伤口可以是各种急性或慢性内部或外部损伤、疾病或小病的结果，包括，例如，磨损、切割、穿孔、切口、割伤、溃疡、烧伤、外科手术、子弹、叮咬、刀或简易爆炸装置引起的伤口，等等。因而，所述伤口愈合材料(例如水凝胶)以治疗有效量被密封到伤口处，以促进伤口愈合。用于治疗伤口的所述材料(例如水凝胶)可进一步包括一种或多种其他组分或试剂，例如抗生素或其他抗微生物化合物或试剂，以及已知用于改善伤口愈合的其它试剂。

在一些实施方案中，如以上所描述的材料(例如水凝胶)可用于再生或修复已经由于年龄、疾病或变性而受损的心脏肌肉。心脏的受影响区域可以包括，例如，影响心脏功能的心脏区域。短期和/或长期缺血可导致心肌细胞死亡、组织梗死和收缩功能丧失。例如，待治疗的区域可以包括缺血性半影区或最好表征为冬眠心肌的区域。冬眠心肌是一种由于急性或慢性缺血引起的症状，其中心肌的特定部分显示出异常或无收缩功能，但细胞保持存活。相应地，所述材料(例如水凝胶)可用于例如心肌再生中，针对一些主要适应症：(一)急性心脏发作；(二)治疗充血性心脏衰竭的患者；(三)预防行冠状动脉旁路移植术的患者出现其他疾病；(四)传导组织再生；(五)血管平滑肌再生；(六)瓣膜再生；以及(七)使患者放弃植入的左心室辅助装置，作为移植体和/或替代治疗的桥梁。心肌一般不会有或只有有限的修复潜力。按照本发明的方法，如上所述的材料(例如水凝胶)被密封到受试者受损的心脏组织再生心肌。在这方面，提供了一种用于再生或修复心肌的方法，包括将上述的材料(例如水凝胶)与本发明的纳米颗粒粘合到心脏受损或老化的区域。因此该方法特别适用于改善射血分数(EF)和/或用于减小梗塞面积。通过一种方法，本文所述的心脏治疗可显著改善心脏功能，使得无需进一步治疗。通过另一种方法，心脏治疗可延长在更激进的治疗(包括心脏移植)之前受试者的生存。

在一些实施方案中，该材料是一种医疗设备。该医疗设备可以植入体内的多种位置，包括许多不同的皮下和肌肉下位置。

在一些实施方案中，医疗设备包括用于在植入时感测和/或影响身体功能和/或用于在体内进行各种其它功能的设备。这些设备可以是，但不限于起搏设备，除颤器，可植入的接入系统，监视器，刺激器，包括神经刺激器，心室辅助装置，疼痛泵，输液泵和其它可植入的对象或系统或其部件，例如，那些用于递送能量和/或物质到身体和/或用于帮助监控身体功能的部件。代表性的例子包括心血管装置(如植入式静脉导管，静脉端口，隧道静脉导管，慢性输液线或端口，包括肝动脉灌注导管，心脏起搏器和起搏器导线)；神经/神经外科设备(如心室腹腔分流器，脑室心房分流器，神经刺激器，用于防止椎板切除后硬膜外纤维化的硬脑膜修补片和植入物，用于连续蛛网膜下腔输注的装置)；胃肠道设备(例如，长期留置导管、喂食管、门体静脉分流器、腹水分流器、用于药物传递的腹膜植入物、腹膜透析导管以及防止手术粘连的悬浮或固体植入物)；泌尿生殖设备(例如，子宫植入物，包括宫内节育器(IUD)和防止子宫内膜增生的设备、输卵管植入物，包括可逆杀菌装置、输卵管支架、人工括约肌和用于尿失禁的尿道植入物、输尿管支架、长期留置导尿管、膀胱扩增物，或用于输精管吻合术的外套或夹板，中心静脉导管；人工心脏瓣膜，眼科植入物(如Multino植入物和其他用于新生血管性青光眼的植入物，用于翼状胬肉的药物洗脱隐形眼镜，用于泪囊鼻腔造瘘术失败的夹板，用于角膜新生血管的药物洗脱隐形眼镜，用于糖尿病性视网膜病变的植入物，用于高风险角膜移植的药物洗脱隐形眼镜)；人工耳蜗植入体；耳鼻喉科装置(例如，听小骨植入物，用于胶耳或慢性中耳炎的耳咽管夹板或支架作为经鼓室引流器的替代品)；牙科植入物，整形外科植入物(例如，乳房植入物或下巴植入物)，导管袖口和骨科植入物(例如，凝成矫形假肢)。用于监控条件如血液pH值、离子浓度、代谢物水平、临床化学分析、氧浓度、二氧化碳浓度、压力和葡萄糖水平的可植入传感器也包括在内。例如，可以使用光学传感器和电化学传感器监测血糖水平。

例如，起搏器可以用来保持一个合适的心脏速率和节奏。通常起搏器用于治疗头晕(晕厥)、充血性心脏衰竭、肥厚性心肌病和其它疾病。不同类型的起搏器包括但不限于单腔起搏器、双腔起搏器；和双心室起搏器。

各种各样能对身体一个或多个部位提供刺激的设备可以依照本发明使用，并且在这点上，这些设备的靶向植入物的位置将根据应用而变。神经刺激、肌肉刺激、胃刺激和/或其它刺激可通过电极来管理，且位于靶组织、器官或其它身体部分或系统内或附近。作为实施例，可植入的医疗引线可定位到迷走神经附近，用于递送神经刺激到迷走神经。可植入的神经刺激可用于经由导线向脊柱或脑发送刺激(例如，电信号)，以治疗疼痛和其它神经病症。如本领域的技术人员应当理解，胃肠道疾病、严重的慢性恶心和呕吐以及泌尿病症也可以用适当的设备治疗。慢性疼痛(包括背痛、颈痛和脊柱痛)也可使用公知的装置治疗。癫痫和原发性震颤，包括与帕金森氏病和其他神经系统疾病相关的震颤，可以根据本发明进行治疗。如果使用药物或其它递送系统，它们将通常包括泵和用于分配物质的导管。

术语“纳米颗粒”是指大小从1纳米至1000纳米的颗粒，优选从2纳米至500纳米，更优选从5纳米至300纳米的颗粒。对于大多数纳米颗粒，纳米颗粒的尺寸是指该纳米颗粒的两个最远距离点之间的距离。对于各向异性纳米颗粒，如管晶须或圆筒，其直径的大小是内刻该纳米颗粒最小圆柱体的直径。纳米颗粒尺寸可以通过不同的方法确定，如动态光散射(DLS)、小角X射线散射(SAXS)、扫描移动粒度仪(SMPS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)(Orts-Gil,G.,K.Natte等人(2011),Journal of Nanoparticle Research 13(4):1593-1604；Alexandridis,P.和B.Lindman(2000),Amphiphilic Block Copolymers:Self-Assembly and Applications,Elsevier Science；Hunter,R.J.和L.R.White(1987).Foundations of colloid science,Clarendon Press.)。

在一些实施方案中，纳米颗粒选自固体颗粒中。

在一些实施方案中，纳米颗粒可以是无机的、有机的或混合的，以及被涂敷或接枝的。

被吸附在表面上的纳米颗粒可以制成不同化学性质、不同尺寸和/或不同形状。

纳米颗粒可以是球体、针、片状、薄片、管、纤维、立方体、棱柱、晶须的形式或具有不规则的形状。

纳米颗粒包括但不限于纳米纤维、微芯片、微胶乳、纳米管、可扩展的纳米颗粒。

在矿物纳米颗粒中，可以提及金属氧化物、氧化铝、二氧化硅、高岭土、羟基磷灰石、碳酸钙、硅酸盐如云母石英、沸石或粘土如锂蒙脱石、合成锂皂石、蒙脱石、膨润土、绿土。

矿物粒子可以包括，但不限于，金属颗粒。金属颗粒包含只有金属合金或在碱土金属、过渡金属、稀土金属以及它们的合金中选择的金属形成的颗粒。在一些实施方案中，金属可以是铝、铜、镉、硒、银、金、铟、铁、铂、镍、钼、硅、钛、钨、锑、钯、锌、锡以及它们的合金。这些金属颗粒可以是金属有机改性的纳米颗粒，具有接枝到其表面的化学实体或者在其表面上具有化合物自组装单层，例如有机硫化合物。

在一些实施方案中，颗粒可以是金属氧化物的颗粒，如氧化铁(FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄)、氧化铈(CeO)、氧化铝(Al₂O₃)、氧化锆(ZrO₂)、氧化钛(TiO₂)、钛酸盐(BaTiO₃、Ba0.5Sr0.5TiO₃、SrTiO₃)、氧化铟(In₂O₃)、氧化锡(SnO₂)、氧化锑(Sb₂O₃)、氧化镁(MgO)、氧化钙(CaO)、氧化锰(Mn₃O₄、MnO₂)、氧化钼(MoO₃)、二氧化硅(SiO₂)、氧化锌(ZnO)、氧化钇(Y₂O₃)、氯氧化铋、铜氧化物(CuO、Cu₂O)。

颗粒可以是金属碳化物、氮化物、硼化物、硫化物和氢氧化物。

它们也可以是有机金属纳米颗粒：它们是金属或金属氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硫化物和氢氧化物纳米颗粒，通过有机材料涂覆或接枝。

纳米颗粒可从金属无机盐中选择，无机盐包括硫酸钡、碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙、碳酸氢镁(包括糖部分)。

纳米颗粒可从8～22个碳原子，最好是12～18个碳原子的有机羧酸衍生的金属皂中选择，例如硬脂酸锌、镁或硬脂酸锂、月桂酸锌、肉豆蔻酸镁。

纳米复合颗粒属于本发明像例如芯/壳金属/硅石纳米颗粒的范围。

颗粒还可以是有机的。

当颗粒是有机的，它通常是有机聚合物。有机聚合物包括，但不限于聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚甲基苯乙烯、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸共聚物、苯乙烯和C1-C4烷基甲基丙烯酸酯共聚物、苯乙烯和丙烯酰胺共聚物、苯乙烯和丙烯腈共聚物、苯乙烯和乙酸乙烯酯共聚物、丙烯酰胺和C1-C4烷基甲基丙烯酸酯共聚物、丙烯腈和C1-C4烷基甲基丙烯酸酯共聚物、丙烯腈和丙烯酰胺共聚物，苯乙烯、丙烯腈和丙烯酰胺的三元共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙基甲基丙烯酸酯、苯乙烯/丁二烯共聚物、苯乙烯/丙烯酸共聚物、苯乙烯/乙烯基吡咯烷酮共聚物和丁二烯/丙烯腈共聚物，或甲氧基聚乙二醇-聚丙交酯共聚物(MPEG-PLA)。聚合物颗粒可以是交联的或没有交联的。

例如，有机颗粒包括，但不限于，尼龙(例如，通过ATOCHEM销售)、聚乙烯粉末(例如由PLAST LABOR公司销售)、聚-2-丙氨酸粉末、多氟化粉末如聚四氟乙烯(例如，通过DUPONTDE NEMOURS公司销售)、丙烯酸共聚物粉末(例如由DOW CHEMICA公司销售)、聚苯乙烯粉末(例如由PRESPERESE公司销售)、聚酯粉末、通过热塑性材料膨胀的微球(例如由EXPANCEL公司销售)、硅树脂的微球(例如由TOSHIBA公司销售)、合成的亲水性聚合物粉末如聚丙烯酸酯(例如由MATSUMOTO公司销售)、丙烯酸聚酰胺(例如由ORIS公司销售)、不溶性聚氨酯(例如通过TOSHNU公司销售)、纤维素的多孔微球、PTFE的微粒或纳米颗粒(聚四氟乙烯)。

在一些实施方案中，纳米颗粒由多糖制成，即分子含有两个或更多个单糖单元。通常情况下，多糖选自葡聚糖、支链淀粉、琼脂、藻酸、透明质酸、菊粉、肝素、岩藻依聚糖、脱乙酰壳多糖和它们的混合物的组合。在一个具体的实施方案中，多糖为支链淀粉/葡聚糖的混合物。通常情况下，支链淀粉和葡聚糖的重量比为75:25w/w。在另一个实施方案中，纳米颗粒由羟基磷灰石-普鲁兰多糖/葡聚糖多糖制成，如实施例4中所描述的。通常情况下，多糖的纳米颗粒根据WO/2012/028620制备。

在一些实施方案中，纳米颗粒是无机的。甚至更优选的是，它们选自：粘土、硅酸盐、氧化铝、二氧化硅、高岭土、碳纳米管纳米微晶纤维素、羟基磷灰石、磁性纳米颗粒如铁的氧化物、碳酸钙、核-壳粒子如铁氧化物芯/二氧化硅壳粒子。必要时小分子或聚合物链可以嫁接来稳定悬浮的纳米颗粒。

在一些实施方案中，至少纳米颗粒中的一个部分是二氧化硅纳米颗粒。

在一些实施方案中，所述纳米颗粒将作为可直接成像的造影剂。该实施方案可以找到各种用途。具体地，所述造影剂纳米颗粒可标记所述物质，一旦被植入于受试者中，将有可能在体内对它成像。特别地，该实施方法为结构或功能成像过程提供了的可能性，例如通过图像引导把所述材料植入于受试者中，用于随后的植入，以验证所述材料是否维持在植入位点，或验证所述材料是否发生生物降解。特别地，当所述材料因功能障碍或时限期满将要被替换时，医生将有机会对其成像来分析植入，然后选择最佳的外科手术。因此，所述纳米颗粒可以通过成像技术如超声横波成像、弹性成像、超音速剪切波成像、磁共振成像(MRI)、正电子发射断层扫描(PET)、单光子发射计算机断层显像(SPECT)、荧光光谱、计算机断层扫描、X射线照相术，或这些技术的任意组合检测到。

在一些实施方案中，所述纳米颗粒被设计为可通过X射线成像检测。特别地，所述纳米颗粒可以是含有碘、用于X射线成像的核以及核-壳纳米颗粒，如WO 2006106513中所描述的。例如，可以聚合带有碘取代侧基的乙烯基单体以形成具有相当多碘含量的聚合物纳米颗粒。

在一些实施方案中，所述纳米颗粒被设计为可通过磁共振成像(MRI)检测。MRI是核磁共振(NMR)的一种应用，已经发展成为在诊断临床医学和生物医学研究中最强大的非侵入性技术之一。MRI具有不依赖于潜在有害的电离辐射的优点(相对于其他高质量成像方法)。因此，在一些实施方案中，所述纳米颗粒包括至少一种顺磁性金属离子。可通过MRI检测到的顺磁性金属离子的实例是三价钆(Gd3+)、三价铬(Cr3+)、三价镝(Dy3+)、三价(Fe3+)、二价锰(Mn2+)和三价镱(Yb3+)。在某些优选的实施方案中，所述顺磁金属离子是三价钆(Gd3+)。钆是一种FDA批准的用于MRI的造影剂。

在一些实施方案中，所述纳米颗粒包括超小型超顺磁氧化铁(USPIO)颗粒。USPIO颗粒目前正在作为成像人类疾病的造影剂在研究(C.Corot等人,Adv.Drug Deliv.Rev.,2006,56:1472-1504)。它们是由结晶氧化铁芯组成，其含有数以千计铁原子，对周围水的磁共振信号提供了很大的的干扰。与其它类型的纳米颗粒相反，例如量子点(目前作为极其敏感的荧光探针来研究)，USPIO颗粒显示出非常良好的生物相容性。颗粒的化学涂覆需要确保其在生物介质中的分散。目前，使用多糖(如葡聚糖及其羧甲基化衍生物)作为涂料。USPIO颗粒是本领域中已知的，并且已有描述(参见，例如，J.Petersein等人,Magn.Reson.Imaging Clin.Am.,1996,4:53-60；B.Bonnemain,J.Drug Target,1998,6:167-174；E.X.Wu等人,NMR Biomed.,2004,17:478-483；C.Corot等人,Adv.DrugDeliv.Rev.,2006,58:1471-1504；M.Di Marco等人,Int.J.Nanomedicine,2007,2:609-622)。USPIO颗粒可以商购，例如，从AMAG制药公司，商品名为和

在一些实施方案中，所述纳米颗粒被设计为可通过荧光光谱检测。应用于本发明实践中的荧光基团的良好光学特性包括高分子吸收系数、高荧光量子产率和光稳定性。优选的荧光基团在可见光(即，400纳米至700纳米之间)或近红外线(即，700纳米至950纳米之间)下显示出吸收和发射波长。特定荧光基团的选择将通过诊断方法中所用照明和检测系统的性质和特性来确定。体内荧光成像采用了灵敏的摄像头，以在全身活哺乳动物中检测来自荧光基团的荧光发射。为了克服在活组织中的光子衰减，优选在近红外(NIR)区域发射的荧光团(J.Rao等人,Curr.Opin.Biotechnol.,2007,18:17-25)。NIR探针的名单还在继续增长，最近加入的有荧光有机纳米颗粒、无机纳米颗粒和生物纳米颗粒。在用于体内荧光成像的成像策略和报告基团技术方面的最新进展包括提高探针特异性和亲和力的新方法，以及调制并放大位点信号以增强灵敏度的新方法。进一步出现的发展的目标是要实现高分辨率、多模态和基于使用寿命的体内荧光成像。具有多种结构和特性的大量荧光基团都适用于本发明的实践中。合适的荧光标记包括但不限于，量子点(即，荧光无机半导体纳米晶体)和荧光染料，例如德克萨斯红、异硫氰酸荧光素(FITC)、藻红蛋白(PE)、罗丹明、荧光素、羰花青，Cy-3TM和Cy-5TM(即分别是3-N,N'-二乙基四甲基吲哚二碳花菁和5-N,N'-二乙基四甲基吲哚二碳花菁)、Cy5.5、Cy7、DY-630、DY-635、DY-680、阿托565染料、部花青、苯乙烯基染料、氧杂菁染料、BODIPY染料(即，硼二吡咯亚甲基二氟荧光团)及其类似物、衍生物或这些分子的组合。

用于本发明的所述纳米颗粒根据组织性质或材料选择。所述纳米颗粒应能够吸附在所述组织或材料的表面。选择合适的纳米颗粒悬浮液可以通过测试所述组织或材料与所述纳米颗粒的亲和力(吸附)来实现。简要地说，第一种方法基于耦合ATR的傅里叶变换红外光谱仪。衰减全反射(ATR)是用于与红外光谱法结合使用的抽样技术，可以检查样品表面。可以实现吸附到所述组织或材料表面的纳米颗粒层的检测和量化。所提出的方法包括将所述组织样品或材料浸没到所述纳米颗粒溶液中，或将一滴纳米颗粒溶液沉积到所述组织表面上，然后浸泡所述组织标本或材料，并用大量水洗涤。样品在ATR-FTIR分析前进行干燥。浸泡后，所吸附的纳米颗粒层仍然存在于所述组织或材料表面上，使得可以选择合适的纳米颗粒作为粘合剂来使用。相反地，在所述组织或材料表面上不存在纳米颗粒，意味着所测试的纳米颗粒粘合性能弱。可替代地，第二方法基于扫描电子显微镜(SEM)结合能量色散X射线(EDX)。所述组织样品或材料的制备与上述公开的用于ATR-FTIR方法的相同。EDX是一项用于样品元素分析或化学表征的分析技术。探测表面的第一微米。最后，通过热等温线方法(Hourdet,D.和L.Petit(2010).Macromolecular Symposia.C.S.Patrickios.Weinheim,Wiley-V C H Verlag Gmbh.291-292:144-158.)，本领域专业人员还可以比较地确定用于向一个组织表面提供粘合的最适合的纳米颗粒，或者进行热等温线调节pH值，以优化吸附机理，例如对于二氧化硅表面上的阴离子聚丙烯酸(PAA)大分子(Wisniewska,M.(2010)Journal of Thermal Analysis and Calorimetry,101(2),753–760.doi:10.1007/s10973-010-0888-4)。

在一些实施方案中，所述纳米颗粒施用于表面上，作为纳米颗粒水性悬浮液(或分散体)。纳米颗粒的水性悬浮液是可商购。可以使用Grace Davison公司的胶体二氧化硅的水性悬浮液。可以使用本领域技术人员已知的等人的方法制备任何上述材料。(Controlled growth of monodisperse silica spheres in the micron sizerange,Journal of colloid and interface science (1968))。有利的是，根据本发明可以使用的所述纳米颗粒的水性悬浮液中不包含任何其他粘合剂。这意味着所述纳米颗粒的水性悬浮液中不包含粘合剂，该粘合剂已知在允许其起粘合剂作用的浓度下可作为一种粘合剂。在已知的粘合剂中，可以提到合成粘合剂如单体、合成聚合物(除聚合物纳米颗粒外)，特别是氰基丙烯酸酯、氨基甲酸乙酯、树枝状聚合物；或天然粘合剂如纤维蛋白、胶原蛋白、明胶和多糖。

在一些实施方案中，纳米颗粒水性悬浮液基本上悬浮于水中的纳米颗粒组成。这意味着其它组分可存在于悬浮液中，但它们不以明显的方式改变悬浮液的性质。特别地，其他组分可存在于悬浮液中，但它们必须被选择以免改变悬浮液的粘合性能(例如，纳米颗粒的分散性)。

在一些实施方案中，纳米颗粒作为含有溶剂的悬浮液被施加在表面上，特别是有机溶剂。所述溶液可能适用于改进悬浮稳定性并帮助这些颗粒吸附在表面上。其理由是，当溶剂蒸发(和/或穿透组织或材料(例如凝胶或膜或薄膜))，它将离开吸附到表面上的纳米颗粒。助溶剂的第二个作用不一定是凝胶或组织链的良溶剂，因此它附着在表面层上且有利于胶合。一般有机溶剂包括但不限于：醇、二醇和非质子溶剂。在一个具体的实施方案中，用含水和有机溶剂混合物的溶液沉积纳米颗粒。通常该溶液是含有溶液的醇或含有水和醇混合物的溶液。特别地，醇/水混合物可以用来分散表面上含OH基团的颗粒，因此对分散有机紧密交联的可降解颗粒可以是有用的。

在一些实施方案中，纳米颗粒作为粉末被施加在表面上。通常表面上粉末过量可通过剥离来消除。这意味着其它组分可存在于粉末中，但它们但它们不以明显的方式改变粉末的性质。特别地，其他组分可存在于粉末中，但它们不显著改变组合物的粘合性能。

通常情况下，相比于组成成分的干物质的重量，适用于分散纳米颗粒的纳米颗粒制剂包含不超过20％，或更好，不超过10％(重量)其它粘合剂，分别为水性悬浮液，优选小于5％的重量，甚至更优选的是小于2％，更好的是小于1％，甚至更好的是小于0.5％。

然而，区别于纳米颗粒的材料可存在于适合分散纳米颗粒的制剂中，特别是无机或有机离子可以存在于制剂中。存在于纳米颗粒制剂的组分中，可以提及：无机或有机离子、有机小分子、蛋白质、生理流体。值得注意的是，这样的组分可以是抗感染剂、抗细菌剂、防腐剂、抗生素、PEG、不同性质的聚合物。在一些实施方案中，纳米颗粒的制剂包括如上对于水凝胶所述的药剂或生物活性剂的量。

根据本发明，纳米颗粒在其存在的组合物中，具有粘合剂的功能。通常情况下，在上述的制剂中，纳米粒子代表制剂干物质的重量10～100％(重量)。通常情况下，纳米粒子代表制剂干物质的重量20～100％(重量)(如水性悬浮液)，甚至更优选30～100％，有利的是40～100％，更好的是50～100％，甚至更好的是60～100％，优选70～100％，甚至更好的是80～100％，甚至更优选90～100％。根据具体的实施方案，纳米颗粒表示制剂干物质的重量95～100％(重量)(如水性悬浮液)，甚至更好的是98～100％，并且甚至更优选99～100％。

调整浓度以获得合适的应用粘度。通常使用粘度约10Pa.s或更少的悬浮液，优选较低粘度(10-³Pa.s)。对于非球形颗粒，如CNT颗粒或CNC型，调整浓度使得保持相当低的粘度。

纳米颗粒悬浮液的pH值可以是从1至14的任何值，并且根据应用进行调整。可调节pH以优化吸附，例如用于二氧化硅表面上的阴离子聚丙烯酸(PAA)大分子(Wisniewska,M.(2010),Journal of Thermal Analysis and Calorimetry,101(2),753–760.doi:10.1007/s10973-010-0888-4)，而且还保持了纳米颗粒组合物的稳定性。对于聚合电解质或两性凝胶，调节纳米颗粒组合物的pH值以获得电荷与凝胶电荷相反的纳米颗粒。

通常情况下，使用常规技术应用本发明纳米颗粒制剂。可能的方法有涂、浸渍、喷涂、扩散和溶剂浇铸。更具体地，所述应用是手动应用、机应用、仪表应用，手动喷雾应用、喷雾应用、注射器应用、无空气尖端应用、气体辅助尖端应用、经皮应用、表面应用、局部应用、内部应用、肠内应用、肠外应用、保护应用、导管应用、内窥镜应用、关节镜应用、封装支架应用、支架应用、伤口敷料应用、血管补丁应用、血管移植应用、图像引导应用、影像学应用、刷应用、包装应用或点滴应用。

在一些实施方案中，特别是皮肤应用，通常可以使用选自含有贴剂、敷料、弹性绷带或具有多个能够在接触组织时释放(例如，因为温度、物理压力、渗透压等的变化)纳米颗粒(例如，以粉末或溶液的形式)的胶囊(例如纳米胶囊)创可贴组合的装置，在组织上沉积纳米颗粒。然后经过一段时间可以拉出装置，材料或组织可以与其中纳米颗粒被吸附的组织接近。

纳米颗粒沉积在组织表面(或水凝胶)的表面上的量为0.1mg/m²至10mg/m²。依据纳米颗粒的尺寸，调整表面的覆盖范围。这些值可以从1mg/m2，优选小颗粒，可达0.2g/m²，优选大颗粒。大颗粒(通常为300nm的量级)的覆盖范围大，为4g/m²的量级。小尺寸(约2nm的直径)颗粒覆盖优选10mg/m²的量级。特别地，可以认为，为纳米颗粒表面形成致密的单层获得最佳的粘合。组件上的覆盖密度可以通过ATR-FTIR或SEM进行评价。

在一些实施方案中，表面沉积的纳米颗粒体积为0.01～5微升每平方毫米。通常情况下，0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4、4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6、4.7、4.8、4.9或5微升每平方毫米体积的微粒沉积于表面。

在一些实施方案中，纳米颗粒被吸附在应粘合的两个表面(即，两个组织表面、组织表面和材料表面)。然而，在一个优选的实施方案中仅一个表面吸附纳米颗粒。例如，当材料应粘合组织时，优选的是吸附颗粒在材料表面上而不是组织表面上。在一些实施方案中，可能希望得到只有一层纳米颗粒。

在一些实施方案中，接近步骤是手动接近、机械接近、缝合线接近、钉接近、合成网片接近、生物网片接近、横向接近、纵向接近、端至端接近或重叠接近。

在一些实施方案中，两个组织表面接近的时间范围为5s～2min，优选10s～1min，更优选20s～50s。特别地，两个组织表面接近持续20；21；22；23；24；25；26；27；28；29；30；31；32；33；34；35；36；37；38；39；40；41；42；43；44；45；46；47；48；49；50；51；52；53；54；55；56；57；58；59；60；61；62；63；64；65；66；67；68；69；70；71；72；73；74；75；76；77；78；79；80；81；82；83；84；85；86；87；88；89；90；91；92；93；94；95；96；97；98；99；100；101；102；103；104；105；106；107；108；109；110；111；112；113；114；115；116；117；118；119；120；121；122；123；124；125；126；127；128；129；130；131；132；133134 135 136 137 138 139 140 141 142143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294295 296 297 298 299或300s。

在一些实施方案中，纳米颗粒只是被吸附到应用于组织之前的材料表面。通常情况下，医生想要材料粘合于组织上，通过吸附纳米颗粒于材料表面来准备上述材料。然后他贴近材料和组织一段时间，足以允许该材料的表面和组织彼此粘合。

在一些实施方案中，纳米颗粒被预先吸附在材料的表面上。因此，本发明包括即用材料的使用，其可以工业方式制备，以适当的方式存放。一旦临床医生想使用材料，他只需释放材料并将其粘合到组织，无需任何准备。例如，无需在应用到组织之前保湿材料。材料如凝胶因此可以直接应用到组织，并且将自动粘合到组织。例如水凝胶接触植入位点的生物流体会自然膨胀(例如血液、淋巴、排泄物……)。

因此，本发明的进一步目的涉及上述材料，其特征在于纳米微粒量被吸附到材料的至少一个表面上。

通常如上所述准备材料。例如，该材料可以在纳米颗粒水性悬浮液中来浸泡足够的时间用于使纳米颗粒吸附到该材料的表面上。可替代地，通过先前在纳米颗粒水性悬浮液中浸渍的刷子许多纳米颗粒沉积在材料的表面。纳米颗粒水性悬浮液也可在材料的表面上喷洒。然后可将材料干燥、可选的冻干(如水凝胶)、消毒、包装并适当储存用于后续的医疗用途。在一些实施方案中，纳米颗粒粉末在材料表面上分散(如通过喷雾)，然后将过量的洗涤。然后可将材料可选的冻干(如水凝胶)、消毒、包装并适当储存用于后续的医疗用途。

因此，本发明把材料粘合到有需要的受试者的生物组织中的方法的变量包括提供材料的步骤，其中该纳米颗粒先前吸附在至少一个表面并且逼近材料和生物组织足够的时间以允许材料和生物组织粘合到彼此。

正如在本发明方法中所列举的那样，可以发现非常多的医疗应用。特别地，本发明的方法提供了以下优点。首先，即使在体液如血液、淋巴、排泄物、尿、胆汁、肠内容物等的存在下，可以直接在体内使用本发明的方法。因此，本发明的方法可以应用于正常灌注的组织中或可以应用于有泄漏的组织(如血液)。特别地，本发明人令人惊奇地表明，纳米颗粒可以在组织表面上以足够的方式被吸附用于粘合，即使它们中的一部分在体液的存在下流入，特别是血液。其次，本发明的方法提供了保持纳米颗粒被吸附组织的物理、化学和生物完整的优点。特别地，通过本发明人所证明，没有创建防止组织扩散的物理屏障(一般用氰基丙烯酸酯胶观察)，例如粘合组织之间或材料(例如水凝胶)和组织之间的生物分子、细胞(例如免疫细胞)或体液的循环。特别地，能维持组织的物理性质尤其组织的弹性。第三，本发明方法很容易解决，并且可以在非常不同的条件下(温度、体液的存在、运动的器官或组织(例如跳动的心脏)等)非常迅速地进行。本发明的方法提供的粘合可能是永久的粘合或一个临时的粘合。例如，本领域技术人员可以设想，本发明的方法可以在手术过程中进行以便以紧急方式防止血管的渗漏，直到外科医生用缝合线、网片或卡钉稳定止血。

因此，在一些实施方案中，本发明的方法特别适用于密封在受试者的第一和第二组织之间的缺陷。

在一些实施方案中，本发明的方法特别适用于为如微生物污染、感染、化学或药物暴露、炎症或转移提供屏障。

在一些实施方案中，本发明的方法特别适用于相对于第二组织表面稳定第一组织表面的物理方向。

在一些实施方案中，本发明的方法特别适用于增强例如通过缝合线、形钉、机械固定器或网片实现的第一和第二组织表面的完整性。

在一些实施方案中，本发明的本发明方法特别适合提供出血控制。

在一些实施方案中，本发明的方法特别适用于药物的传递，包括，例如，用于控制出血、治疗感染或恶性肿瘤或促进组织再生的药物。

在一些实施方案中，本发明的方法特别适用于减肥外科手术、心脏外科手术、开胸外科手术、结肠和直肠外科手术、皮肤外科手术、普通外科手术、妇科外科手术、颌面外科手术、神经外科手术、产科外科手术、肿瘤学外科手术、眼科外科手术、口腔外科手术、矫形外科手术、耳鼻喉科外科手术、小儿外科手术、整形外科手术、美容和整形外科手术、足病外科手术、脊柱外科手术、移植外科手术、创伤外科手术、血管外科手术、泌尿外科手术、牙科外科手术、兽医外科手术、内镜外科手术、麻醉科、介入放射学过程、急诊医学过程、战场上的过程、深或浅表裂伤修补、心源性过程、内科过程、重症监护过程、内分泌过程、胃肠病过程、血液学过程、肝病过程、诊断放射学过程、感染性疾病过程、神经系统过程、肿瘤学过程、直肠病学过程、肺部医学过程、风湿病过程、儿科过程、物理医学和康复医学过程、老年病过程、姑息治疗过程、医疗遗传过程、胎儿过程或它们的组合。

在一些实施方案中，本发明的方法特别适用于硬脑膜修复、神经吻合术、内窥镜检查过程、颅底修复、椎间盘切除术、腰椎间盘切除术后纤维化预防、瘢痕形成预防过程、后颅窝外科手术、动脉瘤修复、动静脉畸形修复、脑脊液鼻漏预防或修复过程、融合过程、防止削弱椎体骨折过程、修复椎间盘突出或防止椎间盘突出进展外科手术、脊柱外科手术提供生长因子过程、防止或管理脊柱外科死腔或皮下积液的过程、内窥镜神经外科或脊柱外科手术或修复髓核入口手术。

在一些实施方案中，本发明的方法特别适用于疝气修补。当某个器官、肠或脂肪组织挤过周围肌肉或结缔组织的孔隙或薄弱点，疝气就会发生。疝气经常发生在腹壁。有时疝气可以作为外部隆起可见，特别使劲或承压下行的时候。最常见的疝类型是发生在内侧腹股沟的腹股沟疝、发生在大腿上部/外腹股沟的股疝、通过腹部切口或疤痕发生的切口疝、发生在一般腹部/腹壁的腹疝、发生在肚脐的脐疝和发生在腹部内沿着胃上部/隔膜的裂孔疝。大多数疝气是由压力和肌肉或结缔组织的开口或薄弱联合引起的。该压力通过开口或薄弱点推动器官或组织。有时肌无力是在出生时存在但更多的时候它出现以后的生活中。任何引起腹压增加的事物均可导致脑疝，包括肥胖、提举重物、腹泻或便秘或持续咳嗽或打喷嚏。营养不良、吸烟和用力过度会削弱肌肉，导致疝气的可能性。

在一些实施方案中，本发明的方法特别适用于腹腔镜手术、血肿、皮下瓣、乳房切除术、腹壁、肠切除、肠吻合术、甲状腺切除、胃旁路手术后的吻合口瘘、腹膜粘连的预防过程、烧伤、肛瘘、胰漏、轴向解剖后血清肿、肿瘤切除过程的病灶支持、脾伤、阑尾切除术、胆囊切除术、消化性溃疡或胃溃疡的修复过程、死腔封闭以防止一般手术过程中的血清肿、固定和密封经皮装置的插入位点或结肠造瘘或其他造瘘手术。

在一些实施方案中，本发明的方法特别适合于颈淋巴结清扫术、扁桃体切除术、腺样体切除术、肿瘤切除过程、额窦修复、内窥镜耳鼻喉科过程或鼻中隔手术。

在一些实施方案中，本发明的方法是特别合适于血管移植物过程、吻合口出血修复过程、主要吻合、经皮血管内手术、人工血管移植过程、股动脉修复、颈动脉修复、内皮细胞附着到假肢移植来创建新的内皮衬、内窥镜血管外科手术或主动脉重建。

在一些实施方案中，本发明的方法特别用于关节置换、肩袖修复、韧带修复、腱修复、软骨修复、软骨细胞与支架连接到修复部位、半月板修复、盂唇修复、撕裂或创伤肌肉组织修复、治疗肌腱或肌肉拉伤、治疗韧带扭伤或过度使用损伤、关节镜过程、肿瘤切除、关节置换修订、插入和取出外固定器、粉碎性骨折稳定过程、经皮植入手术(密封销插入部位以防止细菌入侵)、骨头刺激器植入、骨移植过程、运动损伤、创伤过程、骨肿瘤切除过程、耻骨联合分离修复、溜肋骨修复、封闭死腔以防止整形过程中的血清肿、融合过程、开放骨折修复、闭合骨折修复、治疗生长板疾病和下滑骨骺、治疗骨缺损、治疗骨质疏松症或骨质减少、骨固定过程、创伤植入骨内固定、内窥镜整形过程或者有无内固定骨折部位碎骨遏制。

在一些实施方案中，本发明的方法特别适用于羊膜穿刺术、羊膜早破、内窥镜产科过程或宫颈阻塞过程。

在一些实施方案中，本发明的方法特别适用于输卵管阻塞、避孕方法、尿失禁过程、膀胱膨出修复、直肠前突修复、盆底修复、外阴阴道重建过程、羊膜移植过程、妇科内镜过程或胚胎移植的固定与体外受精。

在一些实施方案中，本发明的方法特别适合在胰岛细胞移植、肝移植、肾移植、胰腺移植、内窥镜移植过程，或它们的组合。

在一些实施方案中，本发明的方法特别适用于气球气管闭塞、羊膜闭合或胎儿镜过程。

在一些实施方案中，本发明的方法特别适用于肺叶切除、双肺叶切除、袖状肺叶切除、黏液囊切除术、肺段切除、肺楔形切除术、胸腔漏气、胸腔镜或支气管镜过程、内窥镜下胸部手术、气管或支气管缺陷关闭或支气管胸膜瘘修补。因此，本发明的方法特别适合于肺部手术。肺部手术的类型包括肺叶切除、肺活检、肺组织切除或肺切除。肺癌手术相关的风险包括伤口感染；术后内出血；漏气；疼痛或切口部位麻木；以及肺部感染(肺炎)。胸腔手术后经常发生空气泄漏，如肺切除术和剥脱术。创建气密密封很重要，以防止或减少严重并发症，如扩展胸腔引流导致的支气管瘘和感染、延长恢复时间和肺部手术后并发症。因此，本发明的方法对防止一些肺部手术所存在的问题方面特别有用，如治疗气胸和肺泄漏。

在一些实施方案中，本发明的方法特别适合于眼部过程、视网膜过程，视网膜脱离过程、角膜修复、青光眼过程、青光眼引流装置过程、激光方法、激光术后组织瓣的过程、结膜修复、翼状胬肉修复、白内障手术、湿或干性黄斑变性修复、内窥镜眼科过程或巩膜瓣的过程。

在一些实施方案中，本发明的方法特别适合于口腔伤口闭合、舌损伤、脸颊损伤、牙床损伤、智齿拔除、根管过程、桥重建过程、口腔溃疡、牙龈伤口或移植过程、去除口腔肿瘤或其他病变、内窥镜口腔手术过程、或牙周翻瓣术。

在一些实施方案中，本发明的方法特别适合于眉整形、皮瓣血清肿修复、美容手术、上睑下垂修复、除皱术、筋膜皮瓣、塑身手术、乳房后血清肿、脸和身体重建手术、隆鼻、皮肤移植到伤口或烧伤部位、肌肉转移至伤口部位、肌皮瓣、褥疮伤、溃疡性病症、糖尿病性溃疡、塑身过程、吸脂过程、供皮区修复、内窥镜整形外科手术或肌肉移植供区修复。

在一些实施方案中，本发明的方法特别适合于冠状动脉吻合口出血、心脏瓣膜放置过程、心室补丁放置、术前心脏过程中粘连出血控制、先天性心脏缺损修补术后出血、内镜下心脏手术过程或体外循环期间和体外循环后出血。

在一些实施方案中，本发明的方法特别适合于失禁修复、尿道下裂修复、尿道下裂修复术后瘘、经皮肾造瘘、经皮肾镜、经皮肾切除术、输精管吻合术、尿瘘、输尿管重建、环切术、前列腺手术、输精管手术、尿道吻合术、气孔过程、内镜下泌尿系统过程或泌尿系外伤。

在一些实施方案中，本发明的方法特别适合于截肢、组织泄漏、组织穿孔、血肿、出血控制过程、管腔组织修复、组织缺陷、皮肤病灶、局部伤口闭合、微生物定植或感染屏障过程、烧伤、粘膜病变、心脏起搏器植入、神经刺激器植入、泵植入、骨刺激器植入、瘘修复、皮肤伤口闭合、血管通路过程、经皮器件过程或骨膜瓣。

本发明的方法特别适合于皮肤撕裂伤的治疗。皮肤裂撕伤是由事故、外伤造成的或手术过程产生的皮肤中的裂口。撕裂伤常常需要治疗才能闭合皮肤裂孔、止血、预防感染。因此，皮肤撕裂伤可以使用本发明的纳米颗粒制剂进行治疗。

本发明的方法特别适合于肝裂伤的治疗。外伤或手术过程会导致肝裂伤的发生。肝脏是一个高度血管的器官，撕裂或创伤时会大量出血。

本发明的方法特别适合于胃肠吻合过程。胃肠吻合术是把两肠道拼接在一起的技术。特别地，本发明的方法可用于补充在肠吻合用的缝合线或钉，提供更好的密封以减少泄漏。组合物和过程适当密封的失败吻合后果是严重的并经常会危及生命。尽管失败可能是由众多因素引起的，包括不良手术技术(例如，未正确插入缝合线；结绑得太紧致使端部缺血；或不正确使用钉枪)，本发明的方法应减少或消除胃肠吻合过程失败的一些原因。

本发明的方法特别适合于前列腺尿道膀胱吻合术过程。前列腺尿道膀胱吻合术是在病人手术切除前列腺后，把他的输尿管和膀胱拼接在一起的技术。失败由众多因素引起的，包括不良的手术技术(例如，未正确插入缝合线；结绑得太紧致使端部缺血)。本发明的方法适合于减少或消除前列腺尿道膀胱吻合过程失败的一些原因。

本发明的方法特别适合于口腔修复学。由于，多见于牙周病、龋齿或外伤导致牙齿的提取或丢失，可用全口义齿、局部义齿、桥梁或植入来进行牙齿的更换。因此，本发明的方法允许保留假肢器具。

本发明的纳米颗粒可应用于组织的两个平面，然后这两个组织可以被密封在一起。随着时间的推移纳米颗粒层会降解，新组织进入该区生长。应用包括大量化妆品和组织修复手术。纳米颗粒制剂将会被应用，当过程涉及显著的组织平面分离可能会导致血清肿的形成与相关的并发症，如感染，例如，一般的手术过程，如乳房切除术和乳房肿瘤切除术，和整形手术过程，如腹壁成形术或皱纹切除术、乳房成形术和其他美容或重建手术或过程、额头升降和臀部升降，以及皮肤移植、活检闭合、腭裂重建、疝修补术、淋巴结切除术、腹股沟修复、剖腹产、腹腔镜套管修复、阴道撕裂修复和手部手术。

在一些实施方案中，本发明的方法对于密封注射部位的伤口是有用的。在各种可能性中，可以给予注射，然后将纳米颗粒至注射部位，或者也可应用纳米颗粒，然后注射可通过纳米颗粒层来完成。在一些实施方案中，本发明涉及一种上述方法，其中所述伤口位于眼中。在一些实施方案中，本发明涉及一种上述方法，其中所述伤口在肝脏中。在一些实施方案中，本发明涉及一种上述方法，其中所述伤口在肺中。在一些实施方案中，本发明涉及一种上述方法，其中所述伤口在心脏中。在一些实施方案中，本发明涉及一种上述方法，其中所述伤口在胰腺中。在一些实施方案中，本发明涉及一种上述方法，其中所述伤口在硬脑膜中。在一些实施方案中，本发明涉及一种上述方法，其中所述伤口在动脉或静脉中。在一些实施方案中，本发明涉及一种上述方法，其中所述伤口在软骨中。在一些实施方案中，本发明涉及一种上述方法，其中所述伤口在椎盘中。在一些实施方案中，本发明涉及一种上述方法，其中所述伤口在窦腔中。在一些实施方案中，本发明涉及一种上述方法，其中所述伤口在耳朵中或耳朵周围。在一些实施方案中，本发明涉及一种上述方法，其中所述伤口是分类为组织平面的类型。在一些实施方案中，本发明涉及一种上述方法，其中所述伤口与乳房切除术相关。在一些实施方案中，本发明涉及一种上述方法，其中所述伤口在神经系统的硬脑膜中。在一些实施方案中，本发明涉及一种上述方法，其中所述伤口在心脏动脉或心静脉中。

如本文中所使用的，纳米颗粒制剂在提高了其所应用的至少一个生物组织的反应时，是一种“治疗”。在一些实施方案中，提高的反应减轻总体炎症，改善伤口部位/组织界面的具体反应，增强愈合，或它们的组合。如本文中所使用的，短语“减轻总体炎症”指的是反映炎症严重性的组织学分数的改善。如本文中所使用的，短语“改善伤口部位/组织界面的具体反应”指的是反映浆膜中性粒细胞严重性的组织学分数的改善。如本文中所使用的，短语“增强愈合”是指反映浆膜纤维化严重性的组织学分数的改善。

在一些实施方案中，在由如外伤或疾病而导致组织功能丧失引起的组织结构损失的治疗中(包括精确组织在三个维度的多种细胞类型和基质成分)，本发明的方法提供了特别有利的应用。已发现，通过采用工程和材料的方法产生生物组织来治疗这种组织结构损失，以获得适当的细胞组合和合适的生化和理化因素，能模仿体内细胞的微环境和组织的微结构。在这种情况下，旨在提供生物替代品的组织工程已经研制成功了，其能恢复、维持或改善组织功能或整个器官。通常情况下，活细胞接种到生物相容、最终可生物降解的支架上，并在生物反应器中培养，导致初始细胞群扩大到一个组织。使用模仿生物细胞外基质的合适的支架，发展的组织可以采用所需的器官的样式和功能，且可植入患者体内。此外，由生物印刷技术建立三维(3D)生物结构也是可能的。("Application of laser printing tomammalian cells",J.A.Barron,B.R.Ringeisen,H.Kim,B.J.Spargo,和D.B.Chrisey,ThinSolid Films,vol.453-454,April.2004,383-387；"Quantification of the activity ofbiomolecules in microarrays obtained by direct laser transfer",V.Dinca,A.Ranella,M.Farsari,D.Kafetzopoulos,M.Dinescu,A.Popescu,和C.Fotakis,Biomedical Microdevices,vol.10,October.2008,719-25)。生物打印包括自动化、计算机辅助层-层沉积，生物材料包括细胞和细胞聚集体的转移和图案化("Organ printing:computer-aided jet-based 3D tissue engineering",V.Mironov,T.Boland,T.Trusk,G.Forgacs,and R.R.Markwald,Trends in Biotechnology,vol.21,April.2003,157-161；"Biofabrication:a 21<st>century manufacturing paradigm",V.Mironov,T.Trusk,V.Kasyanov,S.Little,R.Swaja,和R.Markwald,Biofabrication,vol.1,2009,p.022001；"Jet-based methods to print living cells",B.R.Ringeisen,C.M.Othon,J.A.Barron,D.Young,和B.J.Spargo,Biotechnology Journal,vol.1,September.2006,930-48)。最近，生物打印使用扩大到“使用计算机辅助转移过程以规定的二维或三维组织图案化和装配活体和非活体材料，以生成用于再生医学、药动学和基础细胞生物学研究的生物工程结构”(F.Guillemot,V.Mironov,M.Nakamura,Biofabrication,vol.2,2010)。为此，使用商购的喷墨打印机("Application of inkjet printing to tissueengineering",T.Boland,T.Xu,B.Damon,and X.Cui,Biotechnology Journal,vol.1,2006,910-917)("Biocompatible inkjet printing technique for designed seedingof individual living cells",Makoto Nakamura,Akiko Kobayashi,Fumio Takagi,Akihiko Watanabe,Yuko Hiruma,Katsuhiro Ohuchi,Yasuhiko Iwasaki,Mikio Horie,Ikuo Morita,Setsuo Takatani,Tissue Eng 2006；"Delivery of human fibroblastcells by piezoelectric drop-on-demand inkjet printing",Saunders R E,Gough JE,Derby B.,Biomaterials 2008；29:193-203.)，以根据计算机辅助设计模板图形化生物装配物。也已开发了压力操作机械挤出机如生物绘图机，用于处理活细胞和细胞聚集体("Tissue Engineering by Self-Assembly of Cells Printed into TopologicallyDefined Structures",K.Jakab,C.Norotte,B.Damon,F.Marga,A.Neagu,C.L.Besch-Williford,A.Kachurin,K.H.Church,H.Park,V.Mironov,R.Markwald,G.Vunjak-Novakovic,and G.Forgacs,Tissue Engineering Part A,vol.14,2008,413-421)。可以使用激光制导直写(LGDW)技术，其能够用激光束俘获大量细胞，并将它们作为稳定流沉积在可用到的任意的非吸收面上("Laser-guided direct writing for three-dimensionaltissue engineering"Nahmias Y,Schwartz R E,Verfaillie C M,Odde D J,BiotechnolBioeng 2005；92:129-36；"Micropatterning of living cells by laser-guided directwriting:application to fabrication of hepatic-endothelial sinusoid-likestructures",Yaakov Nahmias,David J.Odde,Nat Protoc 2006)。

因此，本发明的方法特别适用于由组织多层和材料建立的组件。本发明的方法可能确实适用于通过粘合它们之间的组织层来组装组织层和材料，或粘合组织层于足够的材料。本发明的方法也特别适用于通过允许组件粘合到靶向组织，在受试者体内植入上述组件。

本发明涉及用于执行本发明的一种方法的试剂盒，其中所述试剂盒包含一定量的纳米颗粒。

在一些实施方案中，试剂盒包括用于在组织和/或材料表面上分布纳米颗粒的工具(例如，滴头、喷雾、真空、吸管或密封吸管、贴剂、敷料、弹性绷带创可贴或刷)。

在一些实施方案中，本发明的试剂盒包括如上所述的材料。通常所述试剂盒可以包括两个或更多个隔室，用于分别调节材料和纳米颗粒(例如水性悬浮液形式)的量，还用于允许其优化使用。例如，试剂盒可以包括包装在独立隔室的多个材料，和一种含有适当分布装置的纳米颗粒瓶(例如滴头、喷雾或刷涂)。可替代地，它可以包括一种材料和适当数量的纳米颗粒，其用于把所述材料粘合到组织表面。

在一些实施方案中，本发明的试剂盒包括一种材料，该材料的至少有一个表面被预先吸附一定量的纳米颗粒。通常，该材料被预先消毒和包装。

本发明将通过以下附图和实施例进一步说明。然而，这些实施例和附图不应该被以任何方式解释为限制本发明的范围。

附图说明：

图1、纳米颗粒制剂和心脏药物递送系统。A)一种粘在大鼠心脏上的可生物降解多孔多糖3D基质。B)术后3天的肉眼可见视图。3D基质仍粘在心脏上，且如预期的那样部分降解。比例尺：6mm。

图2、肝创面修复。在右叶肝上切一个1厘米的横向伤口，然后用该纳米颗粒制剂进行包扎。肝术后3天的肉眼可见视图。箭头显示一个薄的水平疤痕。在损伤部位没有观察到明显的粘连或炎症。

图3、腹膜和网片或药物递送系统。将交联PVA片(A；蓝色箭头)或3D基质(B；绿色箭头)用一滴该纳米颗粒制剂粘在腹膜壁层上。C)PVA片不能用镊子除去。比例尺：6mm。

图4、纳米颗粒制备物对肠的影响。从大鼠(A)中取10cm空肠，装在一个塑料管(B)中，切成两部分(C)。然后，将纳米颗粒制剂施用在切面(D)上，结合在一起(D)。1分钟后，将体系用钳子从容器中移出。如(E)所示，吻合用该纳米颗粒制剂结合。

图5、在皮肤创伤修复的纳米颗粒的制备。用手术刀在背中线左侧和右侧各做一个1厘米长的水平切口。伤口的边缘用所述纳米颗粒制剂粘合并密封(左侧)或缝合(爱惜康Ethicon 4/0)。在手术第3天后，没有发现使用该纳米颗粒制剂导致的伤口渗出、感染或炎性反应。肉眼可见的皮肤瘢痕在两种伤口愈合治疗中相似。

图6、所述纳米颗粒制剂对小肠的影响。从大鼠取一段10厘米空肠，切成两部分。第一部分是开放的，滴加一滴所述纳米颗粒制剂到肠的最后2cm处。然后，在第二肠样品2厘米处施用所述纳米颗粒制剂。在牵引试验中，将组织的两部分粘在一起，而不分离。

图7、为了评价所述纳米颗粒制剂对脾修复的效果，将大鼠脾脏取出，竖直切成部分，然后，用所述纳米颗粒制剂涂布一个切面，将两个边缘在1分钟内粘到一起。如该图所示，两个边缘被粘在一起。

图8、显示了NP-胶或Fe2O3NP-胶的肉眼可见最终结果。

图9、肝切除。暴露右肝叶(图9A)，右肝叶的2/3完全被横向切开(图9B和图9C)。然后，切面用NP-胶涂覆的PVA膜覆盖(图9D)。

图10示出了由2层SIS基质、一个3D基质和一个SIS层组成的结构。

图11显示图10的构建体用钳子牵引没有除去该结构。

图12显示一个网片和一个膜的固定。

图13显示了在皮肤伤口修复中的Fe2O3-纳米颗粒制剂。

图14显示，与没有显示颗粒的缝合伤口相比，在Fe2O3-治疗部位，发现Fe2O3颗粒。

图15显示了在皮肤创伤修复中，NP-胶和治疗的比较。

图16：通过SiO2NP纳米桥接、缝合和氰基丙烯酸酯胶修复全层皮肤损伤的比较。用手术刀在大鼠背部切一个水平切口。用刷子在伤口边缘上滴SiO2NP溶液，轻轻将两个伤口边缘按压接触大约一分钟。在一分钟内完成永久闭合。在术后第3天，没有观察到由于SiO2NP桥接造成的伤口渗出、感染或炎性反应。其他伤口用非可吸收的缝合线(爱惜康4/0)和2-辛基氰基丙烯酸酯()闭合。用纳米颗粒和缝合线得到的大鼠皮肤闭合质量是可比较的。对于氰基丙烯酸酯胶，伤口边缘没有正确接合，在手术时发现胶的炎性皮肤反应。比例尺0.5cm。

图17、用Fe2O3NP液进行皮肤伤口闭合。在大鼠背部做出一个全层皮肤损伤，将4μLFe2O3NP液浸泡到伤口边缘上。轻轻将两个伤口边缘按压接触大约一分钟。观察到一道薄且美观的疤痕。在损伤后第7天，用苏木素焰红和藏红(Hematoxylin Phloxin and Saffron)染色的组织切面证明损伤位点只是一个很细的线(蓝色箭头)。这个区域的放大图(插图)揭示了一个正常的修复过程，而且一些颗粒随着伤口闭合而聚集。

图18、用二氧化硅纳米颗粒修复肝损伤。用手术刀在大鼠右肝叶上切一个6mm深的水平切口，用吸管将纳米颗粒溶液沉积到出血损伤处，然后将伤口边缘合到一起。约1分钟后，止血完成。损伤三天后，肝表面的肉眼可见检查显示，在损伤部位出现一条薄的纤维化线(插图，蓝色箭头)。伤口(苏木素焰红和藏红染色)的组织学横截面显示组织修复从肝表面开始(蓝色箭头)，并沿着伤口(白色虚线)形成。

实施例1：二氧化硅颗粒TM50水性分散体

浓度52重量％、pH 9、SiO2/Na2O比200-250、半径大约15nm的二氧化硅水溶液购自Aldrich公司，并按原样使用。

实施例2：二氧化硅颗粒AL30(二氧化硅作以粉末和30％的水溶液使用)

二氧化硅AL30颗粒通过水解和硅酸四乙酯(TEOS，99％)缩合，然后采用(W.,Fink,A.和Bohn,E.Controlled growth of monodisperse silica spheres inthe micron size range.J.Colloid Interface Sci.26,62–69(1968).)的步骤合成。将600毫升无水乙醇和36毫升氢氧化铵溶液(35重量％，在水中)加入到圆底烧瓶中，并搅拌5分钟。然后，将18毫升TEOS迅速倒入，并将所得溶液在室温下搅拌过夜。二氧化硅颗粒通过离心(7600转，45分钟)回收，并用无水乙醇洗涤，然后进行四次离心-分散循环。二氧化硅颗粒最终在80℃空气干燥超过6小时。使用动态光散射(DLS)和透射电子显微镜(TEM)进行颗粒的表征。颗粒流体动力学半径(DLS)为80nm，多分散性指数为15％。从TEM图像分析确定的半径为50nm。

使用配有22毫瓦HeNe激光的ALV/CGS-3紧凑型测角仪系统对去离子水稀释的分散体(2.7毫克/100毫升)进行DLS测量。检测角从30°变化到150°，10°步进。用Zeiss CEM 902显微镜获得TEM图像。在具有碳薄膜的400目铜网格上，观察去离子水中的1重量％分散体。

实施例3：Fe2/O3纳米颗粒

20-40纳米直径、表面积30-60平米/克的Fe₂O₃磁性纳米颗粒购自Alfa Aesar公司(铁三氧化物，磁性)，用柠檬酸处理，然后进行Pinho等人的文献中先前报道的略加修改的过程(ACS Nano,2010,4,5339-5349)。

特别地，将0.5067克Fe₂O₃纳米颗粒通过超声分散到8毫升milli-Q水中5分钟。将该分散体随后转移到一个装有玻璃锚形搅拌器的玻璃反应器(预装100毫升0.02M柠檬酸)中，机械搅拌下过夜。将颗粒收集到一个烧瓶中后，用磁铁倾析，并用Milli-Q水洗涤三次。将柠檬酸化的颗粒通过超声波再分散在12毫升milli-Q水中，通过加入40微升35％w/w的NH₄OH水溶液解胶。使用pH计纸测定上清液的pH值，发现在7至7.5之间。

实施例4：纳米羟基磷灰石纳米颗粒

纳米羟基磷灰石纳米颗粒适用于组织工程、原位组织再生以及药物递送，如在专利WO/2012/028620、PCT/EP2011/064924中所描述的用于骨重建的，以及在《生物材料》2013年，第34卷，第12期，2013年4月，2947页至2959页中所描述的(A nano-hydroxyapatite–Pullulan/dextran polysaccharide composite macroporous material for bonetissue engineering)。这些纳米颗粒可直接单独用作NP-胶组分，或用在医疗装置/生物材料/组织工程产品的表面上。它们可以是化学修饰的或掺杂有几个元素如镁或锶，如BrookI等人在《生物材料应用杂志》，2012年9月，27(3)，291-298页中所报道的，或HaoY等人在《纳米科学纳米技术杂志》，2012年1月，12(1)，207-212页中所报道的。

简言之，羟基磷灰石是通过在室温下湿化学沉淀合成。得到50纳米磷灰石纳米颗粒，并通过使用透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和X射线衍射进行表征。

实施例5：肝损伤

外伤或手术可能引发大面积出血。然而，传统的止血方法效果有限，其可能导致周围组织损伤。对于氰基丙烯酸酯类，副作用包括对异物的全身性炎症反应，即疼痛和发热、局部组织坏死和对异物的炎症反应、血栓栓塞并发症和脓毒症并发症。此外，已有报道，针头粘合到静脉曲张壁，以及硬化疗法导管被残余粘合剂闭塞。与此相反，纤维蛋白密封剂具有作为生物相容的和可生物降解的优点。纤维蛋白凝块被吸收作为正常伤口愈合过程中的一部分。因此，它们一般不与炎症、异物反应、组织坏死或大面积纤维化相关联。

在本研究中，我们使用实施例1的纳米颗粒制剂，评价该装置在止血和肝或脾组织再生方面的能力。

步骤和动物处理均遵照法国国家医学研究学会制定的实验室动物饲养原则。雄性Wistar大鼠(8周)用戊巴比妥钠溶液麻醉。进行腹部中线剖腹手术(5厘米)。暴露右肝叶，并用手术刀进行1厘米的水平损伤，在切面施用所述纳米颗粒制剂。1分钟内，将两个边缘带到一起，然后用薇乔线4/0(Vicryl 4/0)将剖腹手术闭合为两层。急性手术后监测动物，以检测出血综合征。术后3天，将动物安乐死。暴露肝脏，拍照，将受损的部位和周围组织一起取出，供组织学研究。

结果：术后3天，没有观察到炎症反应或粘连。受损处的安放客观表现为一条薄的疤痕线。

实施例6：3D支架固定到心脏

细胞疗法的成功依赖于确保在靶组织内递送细胞的能力。在心脏或肌肉局部缺血损伤中，研究工作旨在替换失去的细胞。开发了基于基因、生长因子和细胞的疗法。在细胞治疗中，递送细胞的典型方式是静脉注射、冠脉内或心内膜注射。在所有情况下，均观察到细胞移植有限制。为了克服此限制，开发了支架递送系统。将支架固定到梗塞区是一个技术挑战。为了避免材料打滑，用缝合线或胶(如起材料组成功能的氰基丙烯酸酯)将装置固定到心脏。

为了评价所述纳米颗粒制剂将支架固定到心脏以及克服氰基丙烯酸酯胶的细胞毒性的能力，我们用实施例1的所述纳米颗粒制剂将3D-可生物降解多糖支架(Le Visage等人,Tissue Engineering 2012,18(1-2):35-44)植入大鼠跳动心脏位置。在以往的研究中，使用支架促进局部细胞植入和存活，但在小型和大型动物中应用有很大的限制性(对猪进行了试验)。

步骤和动物处理均遵照法国国家医学研究学会制定的实验室动物饲养原则。8周Wistar大鼠用于该评价。麻醉、气管插管和机械通气后，打开胸腔，使心脏个体化。将一个6毫米的三维多糖支架用所述纳米颗粒制剂粘合到心脏上。然后，闭合胸腔(爱惜康4/0)。3天后评估三维支架的固定。

3天后，目测评估不显示有炎症发生。在心脏上仍然可见三维支架，且发生多糖支架降解。

实施例7：纳米颗粒制剂组织固定

小肠

吻合口渗漏仍是普外科的一个主要并发症，可导致显著的发病率、死亡率。已经发现了导致肠吻合渗漏(皮质类固醇、围手术期输血)的若干与病人有关的危险因素(缝合线打紧结、卡钉和管腔内设备)或技术外科因素，影响胃肠吻合的结果。这些事项导致用胶水加固吻合。组织粘合剂可减少缝合材料，因此，能改善肠吻合的愈合。几项研究已经显示，没有缝合线或卡钉的话，在肠伤口愈合中，炎症和损伤较少，并且血液供应更好。使用了不同的组织粘合剂，但由于他们的毒性，结果不佳。

为了评价施例1的所述纳米颗粒制剂对小肠的效果，从大鼠取一段10厘米空肠，切成两部分。第一部分(5厘米长)是开放的，滴加一滴所述纳米颗粒制剂到肠的最后2cm处。然后，在第二肠样品2厘米处施用所述纳米颗粒制剂。在牵引试验中，组织的两部分粘在一起，而不分离。

血管

对血管进行相同的步骤。打开组织，滴加一滴实施例1的所述纳米颗粒制剂到一片血管上。然后，血管的另一部分涂覆所述纳米颗粒制剂。在牵引试验中，组织的两部分粘在一起，而不分离

脾脏修复

为了评价实施例1的所述纳米颗粒制剂对脾修复的效果，将大鼠脾脏取出，竖直切成两部分，一个切面上涂布所述纳米颗粒制剂，1分钟内将两个边缘弄到一起。如该图所示，两个边缘被粘在一起。

实施例8：支架固定到腹膜上。

通过开腹或腹腔镜手术进行腹壁修复是普外科最常见的手术之一。通常进行网片固定，以使得开腹或腹腔镜疝修补术中，最大限度地减少复发的风险。用卡钉进行网片固定已被认为是导致慢性腹股沟疼痛(0.7％至62.9％)的原因。这涉及到缝合固定、丝片移动的反应。为了克服这种副作用，使用粘合剂进行网片固定越来越多。

为了评价实施例1的所述纳米颗粒制剂对腹膜的效果，将PVA支架或三维多糖基质使用所述纳米颗粒制剂固定到离体壁层腹膜腹壁。1分钟后，支架和三维基质不能用镊子除去了。

实施例9：皮肤伤口闭合

使用缝合材料进行伤口闭合是手术过程的一个组成部分。缝合线是天然或合成的纺织品生物材料，广泛用于伤口闭合，以结扎血管，并将组织拉在一起。缝合线由纤维或纤维结构与连接在纤维端部之一的金属针组成，它们可分为两大类：可吸收的和非吸收的。缝合材料的最关键要求是物理和机械性能、处理性能、生物相容性和抗微生物性质，所有这些性质是相互关联的。缝合材料的选择还对伤口愈合过程有影响。从审美需求考虑的另一个特征是防止出现疤痕。防止形成疤痕是伤口愈合过程中的主要挑战。

生物粘合剂(天然或合成材料)可被用于软组织修复，以密封生物体液防止泄漏或加强解剖完整性。这些产品被许多外科医生和整形外科医生广泛用作缝合线和卡钉的有吸引力的替代品以及一种方便实用的伤口封闭剂。

步骤和动物处理均遵照法国国家医学研究学会制定的实验室动物饲养原则。250g的雄性Wistar大鼠(Wi/Wi，Centravet公司，法国)用戊巴比妥钠溶液(30mg/kg，Centravet公司，法国)腹腔注射麻醉。背面被剃光，消毒，然后以无菌方式打皱形。用手术刀在背中线左右两侧各弄一个1厘米长的水平切口。用实施例1的所述纳米颗粒制剂粘合(左侧)或缝合(爱惜康4/0)伤口边缘并密封。

术后1、3和4天后观察伤口。4天后，将大鼠腹膜内注射戊巴比妥钠(60毫克/千克)进行安乐死，切出瘢痕及0.5厘米的周围组织，在生理盐水中轻轻漂洗，固定在4％多聚甲醛溶液中，脱水并包埋在石蜡中。得到7微米厚的切面(Leitz Wetzlar切面机，法国)，用伊红染色，并使用Q采集专业软件(Qimaging，加拿大)拍照。

在手术过程中，所述纳米颗粒制剂上很容易施用在伤口上。在随访过程中，没有观察到伤口渗出、感染或炎症反应。

实施例10：制备膜

将NP-胶粉末(实施例2)和Fe2O3NP-胶(实施例3)倒在一个湿的PVA膜上。轻轻抖动PVA/粉膜，去除多余粉末。图8示出了NP-胶或Fe2O3NP-胶的肉眼可见的最终结果。

实施例11：肝切除

肝切除在治疗转移性或原发性肝肿瘤中使用的频率不断增加。虽然在此过程中的死亡率稳步下降，但相关的发病率仍然很高。发病率主要与手术时间和失血有关，特别是在黄疸和肝硬化患者中。在肝切除过程中，从各种渠道控制出血是医生面临的最重要的问题。

在这个实验中，我们评价了所制备的NP-胶涂覆的PVA膜(实施例9)控制肝切除后出血的能力。步骤和动物处理均遵照法国国家医学研究学会制定的实验室动物饲养原则。雄性Wistar大鼠(8周)用戊巴比妥钠溶液麻醉。进行腹部中线剖腹手术(5厘米)。暴露右肝叶(图9A)，肝叶的2/3被完全横向切开(图9B和图9C)。然后，切面用NP-胶涂覆的PVA膜(图9D)覆盖。评价出血，然后，将剖腹用薇乔线4/0闭合成两层。急性手术后，监测动物，以检测出血综合征。

实施例12：制备多层

组织构建体在普外科手术中，用于加固和修复存在缺陷的软组织，包括但不限于胸壁缺陷、缝合线加固、肌瓣加固、疝修复、软组织重建手术(包括整形外科和修复外科应用)，还用于加固使用缝合线或缝合锚修复的软组织。

它们也可用于研究生物材料领域或在组织工程和再生医学中的三维细胞培养，以模仿自然细胞微环境。通常，需要细胞/药物和材料的组合，来提高/替代生物/生理功能。将这些构建体固定到靶器官是一项技术挑战。

为了评价NP-胶(实施例2)固定三维系统的能力，我们精心制作了一个由2层SIS基质、一个三维基质和一层SIS组成的结构。然后，这四层用NP-胶(实施例2)结合在一起，并使用NP-胶作为固定系统进行皮下植入。

该构建物然后在离体实验中使用。该装置使用NP-胶(实施例2)粘合到腹膜上。如图11所示，用镊子牵引，不能除去该结构。

用网片观察相同的结果。对于这个实验，网片用NP-胶(实施例2)粘合，然后固定到腹膜上(图12)。相同的过程被用于膜(图12)。

实施例13：Fe₂O₃-纳米微粒制剂用于皮肤创面修复

用手术刀在背中线的左右两侧均弄一个1厘米长的全层水平切口。伤口的边缘用刷子粘合并用实施例3的Fe₂O₃纳米颗粒制剂密封或缝合(爱惜康4/0)。颗粒沉积1分钟后，伤口密封。在术后第3天，没有观察到所述纳米颗粒制剂所致的伤口渗漏、感染或炎性反应。两种伤口闭合治疗的肉眼可见皮肤疤痕类似，Fe₂O₃颗粒用7特斯拉全身MRI观察(蓝色箭头)(图14)。在Fe₂O₃治疗部位观察到Fe₂O₃颗粒，而在缝合的伤口没有观察到颗粒(图15)。

实施例14：NP-胶和□DERMABOND治疗皮肤创面修复的比较

制作一个1厘米长的全层水平切口后，伤口用纳米颗粒(右侧)或整形外科临床()粘合并密封。在术后第3天，观察临床胶水所致的炎性反应。通过比较，用纳米颗粒制剂处理过的伤口几乎修复。

实施例15：使用纳米颗粒水溶液进行器官修复、止血和体内医疗器械粘合

实验部分：

使用等人^[17]的方法制备二氧化硅SiO2NP纳米颗粒。特别地，600毫升无水乙醇和36毫升氢氧化铵溶液(35％(重量)，在水中)加入到圆底烧瓶中，并搅拌5分钟。然后迅速将18毫升TEOS倒入，并将所得溶液在室温下搅拌过夜。二氧化硅颗粒通过离心(7600转，45分钟)回收，并用无水乙醇洗涤，随后进行四轮离心-分散循环。二氧化硅颗粒最终在80℃干燥空气6小时。使用动态光散射(DLS)和透射电子显微镜(TEM)进行颗粒表征。颗粒流体动力学半径(DLS)为80纳米，多分散性指数为15％。从TEM图像分析确定的半径为约50纳米(辅助资料，图S4)。颗粒分散于30％(重量)milli-Q水中。二氧化硅颗粒浓度52％(重量)、pH为9、粒子半径约15纳米的二氧化硅水溶液购自Aldrich公司，并按原样使用。

使用可商购的直径20-40纳米、表面积等于30-60平方米/克的磁性Fe₂O₃纳米颗粒(从Alfa Aesar公司购买)制备氧化铁Fe2O3NP纳米颗粒溶液。特别地，将0.5067克Fe₂O₃纳米颗粒通过超声分散在8毫升milli-Q水中5分钟。该分散体随后转移到一个装有玻璃锚形搅拌器的玻璃反应器(预装100毫升0.02M柠檬酸)中，机械搅拌下过夜。将颗粒收集到一个烧瓶中后，用磁铁倾析，并用Milli-Q水洗涤三次。将柠檬酸化的颗粒通过超声波再分散在12毫升milli-Q水中，通过加入40微升35％(w/w)的NH₄OH水溶液解胶获得42.2g/L浓度的初始Fe2O3颗粒。使用pH计纸测定上清液的pH值，发现在7至7.5之间。辅助资料图S5中示出了Fe2O3NP纳米颗粒的TEM图像。

结果与讨论：

止血(止血法)、防止体液渗漏、伤口闭合和器官修复是医学和外科工作中的日常挑战^[1]。缝合线和卡钉是标准和有效的工具。但是，缝合在难接近的身体部位或微创手术中的要求很高。不幸的是，缝合线会造成组织特别是软组织创伤，如肝^[2]、脾^[3]、肾^[4]或肺^[5]。在过去几十年中，出现了依靠原位聚合或交联反应的合成或生物组织粘合剂，作为补充技术^[1c，6]。然而，目前在临床实践中使用的组织粘合剂有显著的固有的局限性，诸如毒性、强度不足和/或过度溶胀^[1c,6c,7]。正在开发可产生具有适合粘合强度的聚合物材料的仿生方法和新化学方法^[6b,6e,8]。在实践中，使用聚合物的胶合或密封仍然是一个复杂的过程：在体内施胶或体内引发和控制化学聚合或交联反应前，它需要严格的储存和制备条件。

最近，已经提出了一种新的方法，用水凝胶粘合^[9]。它依靠使用含水纳米颗粒溶液，代替聚合物粘合剂。该方法不要求化学反应：将一滴纳米颗粒溶液分散在凝胶表面，让凝胶片相接触。被吸附到凝胶表面的纳米颗粒充当凝胶片之间的连接剂，且保证粘合性。粘合强度是通过被吸附在纳米颗粒上的凝胶大分子产生的。在约束下，吸附层能够重新组织、消耗能量，防止界面断裂传播。该方法不限于合成的水凝胶，使用二氧化硅纳米微粒溶液可以体外粘合两片小牛肝脏。

我们认为，纳米桥接粘合原理可应用于伤口闭合。然而，几十年来对聚合物组织粘合剂的研究表明，在血液的存在下实现充分粘合以及在短时间内与临床实践相容极富挑战性。此外，粘接接头在闭合后必须经得住体内条件，如组织运动或体液流后。在这里，我们显示，二氧化硅纳米微粒水溶液适用于在大鼠体内修复两种截然不同类型的组织，如皮肤和肝脏。我们还表明，氧化铁纳米颗粒可用于实现强的和快速伤口闭合和修复。氧化铁纳米颗粒被代谢，并且作为额外好处，他们可以在磁共振成像中用作造影剂，从而可原位观察临床^[10]。

伤口愈合不是受益于纳米颗粒粘合的唯一领域。例如，肝切除在治疗转移性或原发性肝肿瘤中使用的频率不断增加。虽然在此过程中的死亡率稳步下降，但发病率主要与手术时间和失血有关，特别是在黄疸和肝硬化患者中发病率很高。在肝切除过程中，从各种渠道控制出血是医生面临的最重要的问题^[2,5A,7C,11]。我们在这里表明，颗粒的纳米桥接可以为大鼠肝切除后快速、永久性止血提供手段。为此，聚合物合成薄膜上通过吸附纳米颗粒在其表面而涂敷纳米颗粒，并延伸以覆盖大面积出血的肝切面。在短时间内实现强粘合力和永久性止血。

同样，为了说明纳米桥接在潮湿和移动环境中连接假肢、医学和组织工程设备到器官的可能性，我们使用二氧化硅纳米微粒水溶液永久紧固一个三维组织工程支架到跳动的大鼠心脏。

为了优化吸附到组织表面上，避免使用由聚合物层稳定的纳米颗粒是有利的。事实上，接枝或吸附的聚合物可以被细胞间(大)分子被有效地排斥，从而防止颗粒吸附到组织表面上。因此，要避免已优化的纳米颗粒在体内循环。因此，本研究使用了两种类型的纳米颗粒。半径约50纳米的二氧化硅纳米颗粒(SiO2NP)使用方法合成，在去离子水中作为浓度30％(重量)的溶液(pH＝8.5)使用，或者当需要时，作为粉末使用。氧化铁Fe2O3纳米颗粒(Fe2O3NP)购自Alfa Aeser公司，使用柠檬酸稳定化，解胶，并在milli-Q水中的水溶液中使用，浓度42克/升。

所有步骤和动物处理均按照由法国国家医学研究学会颁布的实验室动物饲养原则。对于皮肤伤口，闭合装置的选择基本上取决于伤口的深度。对于浅表撕裂伤，使用缝合线、胶带和氰基丙烯酸酯粘合剂，如2-辛基氰基丙烯酸酯、N-丁基-2-氰基丙烯酸酯-甲基丙烯酰氧环丁砜、N-丁基-2-氰基丙烯酸酯)是目前在人体中选用的方法^[1C]。对于深伤口，闭合缝合是临床金标准(图16)^[1A,1B,12]。事实上，氰基丙烯酸酯粘合剂在这种情况下不能正常使用，因为它们可以形成刚性接合并与活细胞接触，引发局部组织反应(毒性和/或炎症)。

我们预计，由于尺寸原因，纳米颗粒不应该本质上影响自然伤口愈合过程，并且不应导致硬的肉眼可见屏障的形成。因此，我们旨在通过纳米桥接修复全层皮肤切口，与Wistar大鼠中使用缝合切口的愈合比较作比较。因为愈合取决于皮肤的厚度和张力的局部皮肤状态^[1a,13]，我们研究了两种不同部位的切口模型：薄的腹部皮肤和厚的背部皮肤，结果是可比较的。

使用二氧化硅(SiO2NP)、商用二氧化硅悬浮液Ludox TM50或氧化铁(Fe2O3NP)纳米颗粒溶液纳米桥接1.5厘米长、3毫米深的背侧伤口，与使用非吸收性临床用线(4/0，爱惜康)和商用氰基丙烯酸酯胶()的标准缝合线比较。将纳米颗粒溶液用刷子(n＝6)或微量移液管(n＝5)扩散到伤口的一个边缘，手动将两个边缘拉到一起，按压接触。通过使用微量移液管，我们可以改变纳米颗粒溶液扩散的体积(从2微升至15微升)。压紧去除伤口表面的多余溶液。伤口边缘手动保持接触不到一分钟之后，伤口就闭合了。对于所有动物，伤口在随访期内没有开打开。肉眼可见结果表明，无病理性炎症或坏死(图16和图17)。对于所有测试的纳米颗粒，疤痕美观，这是对于许多皮肤外科领域好兆头的一个特征。此外，纳米桥接使得重新定位和调整伤口边缘以获得最佳对齐变得很容易。重新定位理论上对于缝合是可能的，但它需要受过训练的人员去除缝合线，增加了操作时间，增加了延迟愈合的局部创伤。

通过刷子或微量移液管施用的纳米颗粒的存在不会改变愈合过程的第一阶段，即血管凝块形成和炎症，这可以防止出血且除去细胞和垂死的组织^[14]。至于缝合线，肉芽组织形成一个新的结缔组织基质，用于细胞的迁移结构。对于Fe2O3颗粒，苏木精-焰红-丽春红染色显示存在少量聚集体(图17)。控制颗粒聚集是非常重要的。事实上，当扩散二氧化硅纳米微粒粉而不是溶液时，颗粒聚集限制充分伤口闭合和愈合。

烧灼、缝合或止血密封剂可以治疗血液深度渗透软湿组织的表面划伤，如肝、脾或肾^{[2,11a-d,11g]}。然而，使用这些技术治疗深伤口闭合是非常具有挑战性的。用手术刀在大鼠右肝叶开一个1.5厘米长6毫米深的水平切口。修复时，用移液管将SiO₂或Fe₂O₃纳米颗粒溶液沉积到血损伤区域。将伤口的两个边缘手动带到一起，并保持接触约1分钟后，止血完成，损伤处保存封闭。在对照实验中，在没有使用纳米颗粒溶液时，机械压力没有造成任何永久性止血。急性手术后，监测大鼠，未检测到出血综合征(n＝3)。在术后第3天，肝脏的立体肉眼观察结果显示一个薄的疤痕组织(图18)。组织学研究表明，在损伤两个边缘之间存在薄的肉芽组织。纳米桥接不仅保证止血、胆汁止漏和伤口缝合，而且肝功能不受使用纳米颗粒溶液的影响。丙氨酸转氨酶和天门冬氨酸氨基转移酶测定分别为26U/L和81U/L(术前)，24U/L和74U/L(SiO2NP修复后3天)。总胆红素在正常范围内(为术前和术后3天分别为1.4微摩尔/升和1.5微摩尔/升)。

对于肝切除术后止血，我们建议采用纳米颗粒，以牢固地将膜粘合到出血肝切面上。为了说明这种方法的潜力，我们使用表面涂覆有二氧化硅纳米颗粒的聚乙烯醇(PVA)膜^[15]。PVA膜在磷酸盐缓冲盐水溶液中溶胀。通过将SiO2NP粉末铺展到溶胀膜的表面上实现涂覆。未粘合的二氧化硅颗粒通过轻轻摇动膜而除去。在一个Wistar大鼠进行腹部中线剖腹手术(5厘米)。暴露右肝叶，肝叶的2/3完全横向切开，对准出血部位轻轻按下涂布膜几秒钟(图18)。立即获得止血。监测15分钟后，将腹壁用薇乔线4/0闭合，急性术后监测大鼠，无出血综合征的任何迹象。如图18所示，术后三天观察，在损伤部位，既没有观察到病理炎症，也没有观察到出血。在对照实验中，没有二氧化硅涂层时，PVA膜无法实现止血密封。

对于一个固定到肝组织止血的膜，器官移动有限。在许多临床情况下，将膜、医疗设备或组织工程构建体固定到经受重要收缩的器官(如跳动的心脏)是很重要的^[8a,16]。因此，粘合剂的应用要求高，在可能的情况下，使用缝合或氰基丙烯酸酯胶，尽管他们有毒且难以在潮湿条件下施用。要检查由纳米颗粒带来的粘合力是否能承受严格的体内条件，且防止设备打滑，我们评价了纳米桥接将一个支架固定到大鼠跳动心脏上的能力。然后，大鼠麻醉，并进行气管插管和机械通气。打开胸腔，用刷子在心脏表面铺展一滴二氧化硅由多孔多糖、可生物降解的水凝胶制成，直径6毫米，优化用于细胞治疗的一个三维支架，与涂布纳米颗粒的表面接触，并保持牢固地固定，抵抗心脏收缩和潮湿环境。3天后，胸腔被重新打开，仍然在心脏上可以看到该三维支架(图19)。肉眼评估，没有发现炎症迹象，并且如预期的那样，该多糖支架降解开始发生。

总之，我们表明，通过纳米颗粒水溶液快速和强力粘合在多种不同的临床情况下是有利的。对于皮肤伤口，可以得到非常美观的愈合，且修复过程不需要任何特定的制剂或培训。在这里显示的肝脏情况下的通纳米桥接的出血控制和组织修复，可以用于脾、肾、心脏和肺手术中。当需要完全密封时，纳米桥接可以补充吻合和经典缝合方法。固定医疗设备的可能性可以打开在修复和再生医学的新应用。从化学的观点来看，在这里示出的原理并不限于二氧化硅和氧化铁纳米颗粒，尺寸、形状和表面化学性质有许多可能的选择。特别地，纳米颗粒具有内在的生物效应，例如用于皮肤感染或药物递送系统的银纳米颗粒可以提供有用的选项。转化到临床实践需要仔细的安全性和毒理性研究。更好地理解通过纳米桥接的粘合的生物学机制将引导设计未来一代组织粘合剂。

参考文献

在本申请中，多个文献描述了本发明所属的领域状态。这些文献的公开在此作为参考并入本文的公开内容。

[1]a)J.Armitage,S.Lockwood,Surgery(Oxford)2011,29,496-501；b)H.K.Kjaergard,Am J Surg 2001,182,15S-20S；cW.D.Spotnitz,S.Burks,Transfusion2012,52,2243-2255.

[2]R.L.Reed,2nd,R.C.Merrell,W.C.Meyers,R.P.Fischer,Ann Surg 1992,216,524-538.

[3]S.Uranus,H.J.Mischinger,J.Pfeifer,L.Kronberger,Jr.,H.Rabl,G.Werkgartner,P.Steindorfer,J.Kraft-Kirz,World J Surg 1996,20,1107-1111；discussion 1111-1102.

[4]S.Siemer,S.Lahme,S.Altziebler,S.Machtens,W.Strohmaier,H.W.Wechsel,P.Goebell,N.Schmeller,R.Oberneder,J.U.Stolzenburg,H.Becker,W.Luftenegger,V.Tetens,H.Van Poppel,Eur Urol 2007,52,1156-1163.

[5]a)S.Canonico,Acta Biomed 2003,74Suppl 2,21-25；b)K.D.Murray,C.H.Ho,J.Y.Hsia,A.G.Little,Chest 2002,122,2146-2149.

[6]a)A.P.Duarte,J.F.Coelho,J.C.Bordado,M.T.Cidade,M.H.Gil,Progress inPolymer Science 2012,37,1031-1050；b)M.Mehdizadeh,J.Yang,Macromol Biosci 2013,13,271-288；c)M.Ryou,C.C.Thompson,Techniques in Gastrointestinal Endoscopy2006,8,33-37；d)J.Tambiah,R.Rawlins,D.Robb,T.Treasure,Interact CardiovascThorac Surg 2007,6,529-533；e)H.Zhang,L.P.Bre,T.Zhao,Y.Zheng,B.Newland,W.Wang,Biomaterials 2014,35,711-719；f)A.J.Singer,J.V.Quinn,R.E.Clark,J.E.Hollander,Surgery 2002,131,270-276；g)A.J.Singer,J.V.Quinn,J.E.Hollander,Am J Emerg Med2008,26,490-496.

[7]a)Y.M.Bhat,S.Banerjee,B.A.Barth,S.S.Chauhan,K.T.Gottlieb,V.Konda,J.T.Maple,F.M.Murad,P.R.Pfau,D.K.Pleskow,U.D.Siddiqui,J.L.Tokar,A.Wang,S.A.Rodriguez,Gastrointest Endosc 2013,78,209-215；b)B.S.McDonald,D.A.Buckley,Br J Dermatol 2013；c)W.D.Spotnitz,S.Burks,Transfusion 2008,48,1502-1516；d)W.D.Spotnitz,S.Burks,Clin Appl Thromb Hemost 2010,16,497-514.

[8]a)N.Lang,M.J.Pereira,Y.Lee,I.Friehs,N.V.Vasilyev,E.N.Feins,K.Ablasser,E.D.O'Cearbhaill,C.Xu,A.Fabozzo,R.Padera,S.Wasserman,F.Freudenthal,L.S.Ferreira,R.Langer,J.M.Karp,P.J.Del Nido,Sci Transl Med2014,6,218ra216；b)C.Li,T.Wang,L.Hu,Y.Wei,J.Liu,X.Mu,J.Nie,D.Yang,MaterialsScience and Engineering:C 2014,35,300-306；c)M.Mehdizadeh,H.Weng,D.Gyawali,L.Tang,J.Yang,Biomaterials 2012,33,7972-7983；d)W.Nie,X.Yuan,J.Zhao,Y.Zhou,H.Bao,Carbohydrate Polymers 2013,96,342-348；e)L.Ninan,Biomaterials 2003,24,4091-4099；f)S.Thirupathi Kumara Raja,T.Thiruselvi,G.Sailakshmi,S.Ganesh,A.Gnanamani,Biochimica et Biophysica Acta(BBA)-General Subjects 2013,1830,4030-4039；g)S.Y.Yang,E.D.O'Cearbhaill,G.C.Sisk,K.M.Park,W.K.Cho,M.Villiger,B.E.Bouma,B.Pomahac,J.M.Karp,Nat Commun 2013,4,1702；h)D.G.Barrett,G.G.Bushnell,P.B.Messersmith,Adv Healthc Mater 2013,2,745-755；i)G.Bilic,C.Brubaker,P.B.Messersmith,A.S.Mallik,T.M.Quinn,C.Haller,E.Done,L.Gucciardo,S.M.Zeisberger,R.Zimmermann,J.Deprest,A.H.Zisch,Am J Obstet Gynecol 2010,202,85 e81-89；j)C.E.Brubaker,H.Kissler,L.J.Wang,D.B.Kaufman,P.B.Messersmith,Biomaterials 2010,31,420-427；k)C.E.Brubaker,P.B.Messersmith,Langmuir 2012,28,2200-2205；l)C.M.Haller,W.Buerzle,A.Kivelio,M.Perrini,C.E.Brubaker,R.J.Gubeli,A.S.Mallik,W.Weber,P.B.Messersmith,E.Mazza,N.Ochsenbein-Koelble,R.Zimmermann,M.Ehrbar,Acta Biomater 2012,8,4365-4370；m)A.Kivelio,P.Dekoninck,M.Perrini,C.E.Brubaker,P.B.Messersmith,E.Mazza,J.Deprest,R.Zimmermann,M.Ehrbar,N.Ochsenbein-Koelble,Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol 2013,171,240-245；n)B.P.Lee,P.B.Messersmith,J.N.Israelachvili,J.H.Waite,Annu Rev Mater Res 2011,41,99-132；o)H.Lee,B.P.Lee,P.B.Messersmith,Nature 2007,448,338-341；p)A.Mahdavi,L.Ferreira,C.Sundback,J.W.Nichol,E.P.Chan,D.J.Carter,C.J.Bettinger,S.Patanavanich,L.Chignozha,E.Ben-Joseph,A.Galakatos,H.Pryor,I.Pomerantseva,P.T.Masiakos,W.Faquin,A.Zumbuehl,S.Hong,J.Borenstein,J.Vacanti,R.Langer,J.M.Karp,Proc Natl Acad Sci U S A 2008,105,2307-2312.

[9]S.Rose,A.Prevoteau,P.Elziere,D.Hourdet,A.Marcellan,L.Leibler,Nature 2014,505,382-385.

[10]a)M.Levy,F.Lagarde,V.A.Maraloiu,M.G.Blanchin,F.Gendron,C.Wilhelm,F.Gazeau,Nanotechnology 2010,21,395103；b)M.Levy,N.Luciani,D.Alloyeau,D.Elgrabli,V.Deveaux,C.Pechoux,S.Chat,G.Wang,N.Vats,F.Gendron,C.Factor,S.Lotersztajn,A.Luciani,C.Wilhelm,F.Gazeau,Biomaterials 2011,32,3988-3999；c)M.Levy,C.Wilhelm,M.Devaud,P.Levitz,F.Gazeau,Contrast Media Mol Imaging 2012,7,373-383.

[11]a)E.Albéniz Arbizu,A.López San Román,M.Garcia González,J.R.ForunyOlcina,F.Garcia-Hoz Rosales,R.Bárcena Marugán,G.Plaza Palacios,L.A.GilGrande,Transplantation Proceedings 2003,35,1911-1912；b)F.Berrevoet,B.deHemptinne,Dig Surg 2007,24,288-293；c)M.T.de Boer,E.A.Boonstra,T.Lisman,R.J.Porte,Dig Surg 2012,29,54-61；d)H.Ding,J.Q.Yuan,J.H.Zhou,X.Y.Zheng,P.Ye,C.Mao,Q.Chen,Curr Med Res Opin 2013,29,387-394；e)D.Erdogan,O.R.Busch,D.J.Gouma,T.M.van Gulik,Dig Surg 2007,24,294-299；f)J.Gugenheim,L.C.Bredt,A.Iannelli,Hepatogastroenterology 2011,58,922-925；g)N.Katkhouda,Ann Surg2008,247,399-400；author reply 400；h)W.Saad,D.Madoff,Seminars inInterventional Radiology 2012,29,071-080.

[12]J.D.Lloyd,M.J.Marque,3rd,R.F.Kacprowicz,Emerg Med Clin North Am2007,25,73-81.

[13]R.Agha,R.Ogawa,G.Pietramaggiori,D.P.Orgill,J Surg Res 2011,171,700-708.

[14]A.J.Singer,R.A.Clark,N Engl J Med 1999,341,738-746.

[15]M.Chaouat,C.Le Visage,W.Baille,B.Escoubet,F.Chaubet,M.Mateescu,D.Letourneur,Adv.Funct.Mater.2008,18,1-3..

[16]C.Le Visage,O.Gournay,N.Benguirat,S.Hamidi,L.Chaussumier,N.Mougenot,J.A.Flanders,R.Isnard,J.B.Michel,S.Hatem,D.Letourneur,F.Norol,Tissue Eng Part A 2012,18,35-44.

[17]W.W.,A.Fink,E.Bohn,J.colloid Iinterface Sci.1968,26,62–69.

Claims (32)

1.一种在有需要的受试者中将第一组织表面粘合到第二组织表面上的方法，其包括以下步骤：在至少一个所述组织表面上吸附一层纳米颗粒，并且使所述表面接近足够的时间，以允许所述表面彼此粘合。

2.一种在有需要的受试者中将材料粘合到生物组织的方法，其包括以下步骤：在所述材料和/或所述生物组织的表面上吸附一层纳米颗粒，并且使所述材料和所述生物组织接近足够的时间，以允许所述材料和所述生物组织彼此粘合。

3.根据权利要求1或2的所述方法，其中，所述组织选自由以下组成的组：皮肤组织、毛发组织、指甲组织、角膜组织、舌组织、口腔组织、食管组织、肛门组织、尿道组织、阴道组织、尿路上皮组织、涎腺组织、乳腺组织、泪腺组织、汗腺组织、前列腺组织、尿道球腺组织、前庭大腺组织、子宫组织、呼吸道和消化道杯状细胞组织、胃粘膜组织、胃腺体组织、胰腺组织、脾组织、肺组织、垂体组织、甲状腺组织、甲状旁腺组织、睾丸组织、卵巢组织、呼吸道腺体组织、消化道腺体组织、肾上腺组织、肾组织、肝组织、脂肪组织、导管细胞组织、胆囊组织、附睾组织、输精管组织、血管组织、淋巴腺组织、淋巴管组织、滑膜组织、浆膜组织、鳞状上皮组织、耳蜗组织、脉络丛组织、室管膜组织、硬膜组织、软蛛网膜组织、巩膜组织、视网膜组织、虹膜组织、睫状组织、牙组织、耳组织、韧带组织、腱组织、弹性软骨组织、纤维软骨组织、透明软骨组织、骨髓组织、椎间盘组织、密质骨组织、松质骨组织、骨骼肌组织、心肌组织、平滑肌组织、心脏瓣膜组织、心包组织、胸腔组织、腹膜组织、血液细胞组织、神经元组织、神经胶质组织、感官传感器细胞组织、疼痛敏感组织、自主神经元组织、外周神经系统组织、颅神经组织、眼晶状体组织、生殖细胞组织、胸腺组织、胎盘组织、胎膜组织、脐带组织、干细胞组织、中胚层组织、外胚层组织、内胚层组织、自体组织、同种异体移植物组织或它们的组合。

4.根据权利要求2的所述方法，其中，所述材料选自由以下组成的组：膜、支架材料、薄膜、片材、胶带、贴剂、网片或医疗设备。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述材料由金属、玻璃或聚合物制成。

6.根据权利要求2的所述方法，其中，所述材料是水凝胶。

7.根据权利要求2的所述方法，其中，所述材料包括生物活性剂、药物剂或放射增敏剂。

8.根据权利要求2的所述方法，其中，所述材料负载有多个细胞。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述纳米颗粒选自固体纳米颗粒。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述纳米颗粒是无机的、有机的或混合的，并且被涂覆或被接枝。

11.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述纳米颗粒是金属氧化物、氧化铝、二氧化硅、高岭土、羟基磷灰石、碳酸钙、硅酸盐如云母石英、沸石或粘土如锂蒙脱石、合成锂皂石、蒙脱石、膨润土或蒙脱石。

12.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述纳米颗粒是金属颗粒。

13.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述纳米颗粒是金属氧化物的颗粒，所述金属氧化物如氧化铁(FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄)、氧化铈(CeO)、氧化铝(Al₂O₃)、氧化锆(ZrO₂)、氧化钛(TiO₂)、钛酸盐(BaTiO₃、Ba_0.5Sr_0.5TiO₃、SrTiO₃)、氧化铟(In₂O₃)、氧化锡(SnO₂)、氧化锑(Sb₂O₃)、氧化镁(MgO)、氧化钙(CaO)、锰氧化物(Mn₃O₄、MnO₂)、氧化钼(MoO₃)、二氧化硅(SiO₂)、氧化锌(ZnO)、氧化钇(Y₂O₃)、氯氧化铋、铜氧化物(CuO、Cu₂O)。

14.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述纳米颗粒由有机聚合物制成。

15.根据权利要求14的所述方法，其中，所述有机聚合物选自由以下组成的组：聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚甲基苯乙烯、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、聚氯乙烯，聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸、苯乙烯和C1-C4烷基(甲基)丙烯酸酯的共聚物、苯乙烯和丙烯酰胺的共聚物、苯乙烯和丙烯腈的共聚物、苯乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物、丙烯酰胺和C1-C4烷基(甲基)丙烯酸酯的共聚物、丙烯腈和C1-C4烷基(甲基)丙烯酸酯的共聚物、丙烯腈和丙烯酰胺的共聚物、来自苯乙烯、丙烯腈和丙烯酰胺的三元共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙基甲基丙烯酸酯、苯乙烯/丁二烯共聚物、苯乙烯/丙烯酸酸共聚物、苯乙烯/乙烯基吡咯烷酮共聚物和丁二烯/丙烯腈共聚物，或甲氧基聚乙二醇-聚丙交酯共聚物(MPEG-PLA)。

16.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述纳米颗粒由多糖制成。

17.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述纳米颗粒可通过成像技术检测，所述成像技术例如超声波成像、弹性成像、超声剪切波成像、磁共振成像(MRI)、正电子发射断层扫描(PET)、单光子发射计算机断层扫描(SPECT)、荧光光谱、计算机断层扫描、X射线照相，或这些技术的任意组合。

18.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述纳米颗粒作为纳米颗粒水性悬浮液施用在所述表面上。

19.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述纳米颗粒作为含有溶剂的悬浮液施用于所述表面，所述溶剂特别是有机溶剂，所述有机溶剂例如醇。

20.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述纳米颗粒作为粉末施用于所述表面上。

21.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述纳米颗粒采用选自由涂覆、浸渍、喷涂、扩散和溶剂浇铸组成的组的技术施用于所述表面上。

22.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述纳米颗粒可以使用通常选自由以下组成的组的方式沉积在所述组织上：贴剂、敷料、弹性绷带或具有多个胶囊的创可贴，所述胶囊具有当被所述组织接触时释放所述纳米颗粒的能力。

23.根据权利要求2至8中任一项所述的方法，其中，所述纳米颗粒就在施用到所述组织之前刚好被吸收在所述材料的表面上。

24.根据权利要求2至8中任一项所述的方法，其中，所述纳米颗粒被预先吸附在所述材料的表面上。

25.权利要求24的所述方法，其包括下列步骤：提供所述材料，其中，所述纳米颗粒被预先吸附在至少一个表面中，以及使所述材料和所述生物组织接近足够的时间，以允许所述材料和所述生物组织彼此粘合。

26.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其用于提供出血控制。

27.根据权利要求1至26中任一项所述的方法，其用于在受试者中密封第一组织和第二组织之间的缺陷。

28.根据权利要求1至26中任一项所述的方法，其用于增强第一组织表面和第二组织表面的完整性，其通过下列方式实现：例如缝合线、卡钉、机械固定器或网片。

29.根据权利要求1至26中任一项所述的方法，其用于递送药物，所述药物包括，例如控制出血、治疗感染或恶性肿瘤，或促进组织再生的药物。

30.根据权利要求1至26中任一项所述的方法，其用于减肥外科手术、心脏外科手术、胸部外科手术、结肠和直肠外科手术、皮肤外科手术、普通外科手术、妇科外科手术、颌面外科手术、神经外科手术、产科外科手术、肿瘤外科手术、眼科外科手术、口腔外科手术、矫形外科手术、耳鼻喉科外科手术、小儿外科手术、整形外科手术、美容和成形外科手术、足病外科手术、脊柱外科手术、移植外科手术、创伤外科手术、血管外科手术、泌尿外科手术、牙科外科手术、兽医外科手术、内窥镜外科手术、麻醉科、介入放射学过程、急救药品过程、战场过程、深或浅表裂伤修补、心源性过程、内服药过程、重症监护过程、内分泌过程、胃肠病过程、血液学过程、肝病过程、诊断放射学过程、感染性疾病过程、肾病过程、肿瘤过程、直肠病、肺部医学过程、风湿病过程、儿科过程、物理医学或康复医学过程、老年病程序、姑息治疗过程、医学遗传过程、胎儿过程，或它们的组合。

31.根据权利要求1至26中任一项所述的方法，其用于组织工程。

32.根据权利要求1到26中任一项所述的方法，其用于建立由多层组织和材料制成的装配物。